Dinosaurstudium: Å studera det ein ikkje finn fossil av

Hovudskalle av Tyrannosaurus rex, frå Wikipedia

Tyrannosaurus rex Osborn, 1905 er ein av dei mest ikoniske predatorane i jordas historie. Dyret var langt frå det største rovdyret mellom dei tradisjonelle dinosaurane, men ingen andre forhistoriske "skrekk-øgler" har hatt medietekke nok til å koma i nærleiken av Tyrannosaurus sin plass i populærkulturen. Kanskje er dette på grunn av eit uvanleg elegant namn, kanskje er det fordi arten er kjend frå fleire relativt komplette skjelett, kanskje er det fordi arten blei beskriven samtidig som populærkulturen byrja fatta interesse for dinosaurar. Eg er ikkje dinosaursosiolog, men eg vil gjetta på at det mest sannsynleg er ein kombinasjon av fleire faktorar.

Til tross for den enorme interessa det er for dinosaurar er det lite ein veit konkret om dei utanom dei harde paleontologiske fakta: desse knoklane ser slik og slik ut og er funne i bergartar som ser slik og slik ut. Sidan moderne geologi er ein sofistikert vitskap er det mykje ein kan lesa ganske ukontroversielt av dette - avsetnadane kan daterast med stor presisjon, og systematiske paleontologar kan rekonstruera dyr basert på avanserte morfologiske analyser av knoklane og fylogenetiske samanlikningar med andre organismar i no- og fortid.

Likevel er det mange felt ein berre kan spekulera om. Morfologi er relativt greitt å rekonstruera fordi det baserar seg på harde fakta - forsteina fysiske knoklar ein kan måla og vega. Om ein interesserar seg for fleire ting enn sjølve morfologien vert det derimot noko vanskelegare, sjølv om det framleis ikkje er umogleg. Likevel vert grenser stadig flytta også her, og mykje som lenge berre var vill gjetting kan i dag studerast med etterprøvbare, vitskaplege metodar. Eit døme på dette er dinosaur-farge - Zhang et al. (2010) fann nyleg rester av pigmentklassa melanosomar i fossile fjær frå kinesiske rovdinosaurar, og kunne rekonstruera at t.d. Sinosauropteryx Ji & Ji, 1996 hadde ein stripete hale med tonar av kastanjebrun og raud.

Spekulativ paringsstilling for Tyrannosaurus rex. Frå Wikipedia.

Òg for Tyrannosaurus finnest det gode døme på studium av åtferd, ein eigenskap som eigentleg ikkje let seg fossilisera. Det har lenge vore debattert om arten var ein aktiv jegar eller om han primært levde av åtsel (t.d. Erickson et al. 1996; Ruxton & Houston 2003). Dette kan ein ikkje godt finna ut av ved å gå ut og sjå på korleis individ av arten brukar tida si, men ein kan bruka ulike metodar for å finna ut om han var i stand til begge delar. Erickson et al. (1996) såg på dinosaurbein med tannmerker frå Tyrannosaurus og brukte desse til å estimera kor kraftig bittet var; ut frå logikken om at jakt krev kraftigare bitt enn det å eta allereie daudt kjøt. Dei fann at bittet var på mellom 6000 og 13600 Newton, det vil seie om lag like kraftig som ein velvaksen alligator... Andre datakjelder som kan kasta lys over dette spørsmålet er m.a. studium av biomekanikken til knoklar inne i hovudet, paleoøkosystemproduktivitet, sliteskadar på tenner o.a.

Mange ting må ein likevel framleis berre spekulera seg fram til. Dei beste spekulasjonane er dei som botnar i fylogenetiske forskingsfunn - ein gjer gjetningar basert på dei best tilgjengelege rekonstruksjonane av slektskapet til organismane ein studerar. Det er avgrensa kor langt ein kan nå med slike gjetningar, men ikkje så avgrensa at det ikkje er interessant.

Basert på ei lang rekke morfologiske og etter kvart òg genetiske karakterar veit ein i dag med stort sannsyn at dei næraste nolevande slektningane til dinosaurane er fuglar - faktisk gjev ikkje omgrepet "dinosaur" meining frå ein biosystematisk ståstad dersom ein ikkje reknar fuglane som dinosaurar, sidan forfedrane til fuglane var dinosaurar. På engelsk skil ein mellom "dinosaurs" og "non-avialian dinosaurs" - dinosaur-omgrepet omfattar fuglar og må spesifiserast som "dinosaurar-som-ikkje-er-fuglar" når ein meiner dyra som i dagligtale vert kalla dinosaurar. Eg vil, for å gjera det enkelt, skilja mellom "dinosaurar" for forhistoriske skrekkøgler og "Dinosauria" for gruppa som omfattar dei forhistoriske skrekkøglene og etterkomarane deira fuglane.

Forenkla fylogenetisk tre for Dinosauria og krokodillar. Bilete frå Wikipedia, ellers heimesnekra.

Den nolevande organismegruppa som ligg nærast denne Dinosauria-kladen er etter alt å døme krokodillane, som har tilsvarande skjelstruktur (hugs at fuglar har skjel på klørne) og fleire indre anatomiske karakterar til felles som dei ikkje delar med andre organismegrupper. Dette tyder på at krokodillar og dinosaurar inkludert fuglar har hatt ein felles stamfar dei ikkje delar med nokon andre organismegrupper på jorda i dag - dei er søstergrupper. Eigenskapar som er like hjå fuglar og krokodillar kan ein stort sett gå ut frå at er arva frå denne felles stamfaren. Dette kallast fylogenetisk parantes, eller "phylogenetic bracketing" på engelsk.

Kva er det du seier, vil du ha døme på praktisk bruk av parantes? Del to av denne serien skal handla om dei ytre hann-kjønnsorgana til dinosaurane, belyst med detaljstudium av krokodillane og fuglane sine fallosar. Følg med!

Referansar:
ERICKSON, G. M., VANKIRK, S. D., SU, J. T., LEVENSTON, M. E., CALER, W. E. & CARTER, D. R. 1996. Bite-force estimation for Tyrannosaurus rex from tooth-marked bones. Nature, 382, 706-708.
RUXTON, G. D. & HOUSTON, D. C. 2003. Could Tyrannosaurus rex have been a scavenger rather than a predator? An energetics approach. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences, 270, 731-733.
ZHANG, F. C., KEARNS, S. L., ORR, P. J., BENTON, M. J., ZHOU, Z. H., JOHNSON, D., XU, X. & WANG, X. L. 2010. Fossilized melanosomes and the colour of Cretaceous dinosaurs and birds. Nature, 463, 1075-1078.

Mysing i fortida gjennom gylne vindauge

Ein nydeleg bevart edderkopp i rav. Frå wikipedia.

Noko av det vakraste som finst av fossilt materiale er rav, og då særleg rav som inneheldt insekt eller andre dyr. Gjennom det gullaktige, gjennomsiktige materialet kan ein sjå attende i tid - små augneblinksbilete frå kvardagen i skogen i tidlegare tider. Anten ein er interessert i systematikk, evolusjon eller fortidsøkologi kan raven tena som eit vindauge til den største av alle leverandørar av innsikt - tida.
Rav er fossil kvae eller harpiks; som vert skild ut av mange bartre og nokre blømande plantar. Dette er molekyl som består av lange karbonkjeder med oksygen og hydrogen, og har vorte tolka både som ein forsvarsmekanisme mot insektangrep og som utskiljing av skadelege avfallsprodukt. Under høgt trykk vert raven omdanna til enno lengre karbonkjeder og vert difor hardare.
Frå tid til annan set det seg fast dyr i kvaen, som både er seig og klissut. Dette skjer ofte nok til at det finst store mengder av såkalla ravfossil - ravklumpar som inneheldt dyr, plantar eller mikroorganismar; ofte særs godt bevarte.

Den fossile gekkoen Yantarogekko balticus Bauer, Böhme & Weitschat, 2005 er kjend frå individ i baltisk rav, altså ca 54 millionar år gamalt. Bilete lånt frå Bauer et al. (2005)

Rav dukkar ikkje opp kvar som helst - for å finna rav må ein til ein plass der det på eit eller anna tidspunkt har eksistert ein skog av eit treslag som har produsert kvae. Store og kjende avsetjingar er kjend m.a. frå Østersjøområdet og den Dominikanske republikken; det finst òg rav i m.a. Mexico, Aust-USA, Søraust-Asia, nord- og sentral-Afrika, Spania og Frankrike. Det ein reknar med er den største og mest kjende av avsetjingane er såkalla baltisk rav, som stammar frå 41-47 millionar år gamle Sciadopytis-skogar i det som i dag er Østersjøen (Wolfe et al 2009). Den eldste raven med insekt i er funne i Midtausten og kallast libanesisk rav - denne er 125-135 millionar år gamal og inneheldt m.a. fleire spanande sommarfuglmygg (Azar & Nel 2003).

Snutebille (Coleoptera: Brentidae) frå baltisk rav. Frå wikipedia.

Organismane ein finn i rav er knytt til landskapet dei levde i, og varierar sjølvsagt frå avsetjing til avsetjing. Poinar & Poinar (1999) undersøkte 3017 klumpar med dominikansk rav med organismar i seg og fann at ca 26 % av dei inneheldt maur. Andre dominerande grupper var gallmygg (Diptera: Cecidomyiidae; 6.5 %), støvlus (Psocodea, 5,7%) og snyltekvefsar (ymse Hymenoptera, 5,6%). Stundom dukkar det òg opp noko større dyr, t.d. froskar og gekkoar, men desse er særs sjeldsynte og havnar ofte i private samlingar. Eg har mindre av eit problem; sommarfuglmygg er vanlege dyr i fleire av dei store ravavsetjingane og forekom i 3,2% av Poinar & Poinar (1999) sine klumpar...
Sidan så mange av dyra i raven er så godt bevarte, har det vorte gjort fleire forsøk på å studera dei på same måte som ein studerar meir moderne dyr. For morfologiske studium beskreiv Azar (1997) ein måte å løyse opp sjølve raven så dyra i han kunne monterast på same måte som ferskt innsamla materiale. Det har òg blitt gjort mange forsøk på å ekstrahera DNA frå dyr i rav; diverre har enno ingen gjeve etterprøvbare resultat (Austin et al. 1997). Vitskapen utviklar derimot stadig nye teknikkar for utvinning av eldgamalt DNA, medan alle viktige publiserte forsøk på ekstraksjon frå rav er meir enn ti år gamle (Hebsgaard et al. 2005). Det er difor framleis lov å håpa på at me ein gong vil kunne få DNA-sekvensar frå ravfaunaen.

Frå wikipedia

Og nettopp dette med DNA frå rav tek oss med inn i populærkulturen. Dette var, som mange av dykk sikkert veit, eit grunnpremiss i romanen og storfilmen Jurassic Park. Her utvann forskarar dinosaur-DNA frå mageinnhaldet til stikkemygg i rav og brukte det til å klona forhistoriske skrekkøglar til ei fornøyingspark. Viss me for nokre få sekund let som det er mogleg å bygga komplekse vertebratar av fragmenterte DNA-sekvensar, er dette unekteleg eit godt utgongspunkt for science fiction. Derimot ville ein verkeleg Jurassic Park hatt ei ganske anna rolleliste på grunn av sviktande biogeografi og økologi. Fordi dei ikkje levde i rav-produserande skog ville det neppe blitt noko av Tyrannosaurus, Velociraptor, Triceratops, Apatosaurus, Stegosaurus eller nokon av dei andre kjendisdinosaurane. Kva for dinosaurar det hadde vore realistisk å ønska seg kan eg, om folk vil, koma tilbake til.




Referansar:
Austin, J.J., Ross, A.J., Smith, A.B., Fortey, R.A & Thomas, R.H. 1997. Problems of reproducibility - does geologically ancient DNA survive in amber-preserved insects? Proceedings of the Royal Society B, 264, 467-474
Azar, D. 1997. A new method for extracting plant and insect fossils from Lebanese amber. Paleontology, 40, 1027-1029
Azar, D. & Nel, A. 2003. Fossil Psychodoid Flies and their Relation to Parasitic Diseases. Memórias do Instituto Oswaldo Cruz, 98, 35-37
Bauer, A.M., Böhme, W. & Weitschat, W. 2005. An early Eocene gecko from baltic amber and its implications for the evolution of gecko adhesion. Journal of Zoology, 265, 327-332
Hebsgaard, M.B., Phillips, M.J. & Willerslev, E. 2005. Geologically ancient DNA: fact or artefact? Trends in Microbiology, 13, 212-220
Poinar, G.O. & Poinar, R. 1999. The Amber Forest: A Reconstruction of a Vanished World. Princeton: Princeton University Press
Wolfe, A.P., Tappert, R., Muehlenbachs, K., Boudreau, M., McKellar, R.C., Basinger, J.F. & Garrett, A. 2009. A new proposal concerning the botanical origin of baltic amber. Proceedings of the Royal Society B, 276, 3403-3412