Undersøgelse kaster lys over udviklingen af ​​de tidligste dinosaurer

Det klassiske dinosaur-slægtstræ har to underafdelinger af tidlige dinosaurer ved sin base:ornithischerne, eller dinosaurer med fuglehøvle, som omfatter de senere Triceratops og Stegosaurus; og Saurischerne, eller dinosaurer med firben, såsom Brontosaurus og Tyrannosaurus.

I 2017 imidlertid, dette klassiske syn på dinosaurernes evolution blev smidt i tvivl med beviser for, at dinosaurerne med øglehofte måske udviklede sig først - et fund, der dramatisk omarrangerede de første store grene af dinosaurernes stamtræ.

Nu en MIT geokronolog, sammen med palæontologer fra Argentina og Brasilien, har fundet beviser, der understøtter det klassiske syn på dinosaurs evolution. Holdets resultater offentliggøres i dag i tidsskriftet Videnskabelige rapporter .

Holdet genanalyserede fossiler af Pisanosaurus, en lille tobenet dinosaur, der menes at være den tidligst bevarede ornithiscian i fossiloptegnelsen. Forskerne fastslog, at den fuglehøftede planteæder dateres tilbage til 229 millioner år siden, hvilket også er omkring det tidspunkt, hvor de tidligste øglehøftede Saurischians menes at være dukket op.

Den nye timing tyder på, at ornithisciere og saurischere først dukkede op og afveg fra en fælles forfader på nogenlunde samme tid, giver støtte til det klassiske syn på dinosaurs evolution.

Forskerne daterede også klipper fra Ischigualasto-formationen, en lagdelt sedimentær stenenhed i Argentina, der er kendt for at have bevaret en overflod af fossiler af de allertidligste dinosaurer. Baseret på disse fossiler og andre i Sydamerika, videnskabsmænd mener, at dinosaurer først dukkede op på det sydlige kontinent, som på det tidspunkt var smeltet sammen med superkontinentet Pangaea. De tidlige dinosaurer menes derefter at have divergeret og spredt sig over hele verden.

Imidlertid, i den nye undersøgelse, forskerne fastslog, at den periode, hvor Ischigualasto-formationen blev aflejret, overlapper med tidspunktet for en anden vigtig geologisk aflejring i Nordamerika, kendt som Chinle-formationen.

De midterste lag af Chinle-formationen i det sydvestlige USA indeholder fossiler af forskellige fauna, inklusive dinosaurer, der ser ud til at være mere udviklede end de tidligste dinosaurer. De nederste lag af denne formation, imidlertid, mangler dyre fossile beviser af nogen art, endsige tidlige dinosaurer. Dette tyder på, at forholdene inden for dette geologiske vindue forhindrede bevarelsen af ​​enhver form for liv, inklusive tidlige dinosaurer, hvis de gik i netop denne region af verden.

"Hvis Chinle- og Ischigualasto-formationerne overlapper hinanden med tiden, så har tidlige dinosaurer måske ikke først udviklet sig i Sydamerika, men kan også have roamet Nordamerika omkring samme tid, " siger Jahandar Ramezani, en forsker i MIT's Department of Earth, Atmosfærisk, og planetariske videnskaber, der var medforfatter til undersøgelsen. "De nordlige fætre er måske bare ikke blevet bevaret."

De andre forskere på undersøgelsen er førsteforfatter Julia Desojo fra National University of La Plata Museum, og et team af palæontologer fra institutioner på tværs af Argentina og Brasilien.

"Gå i fodspor"

De tidligste dinosaurfossiler fundet i Ischigualasto-formationen er koncentreret i det, der nu er en beskyttet provinspark kendt som "Månedalen" i San Juan-provinsen. Den geologiske formation strækker sig også ud over parken, dog med færre fossiler af tidlige dinosaurer. Ramezani og hans kolleger så i stedet for at studere en af ​​de tilgængelige udspring af de samme klipper, uden for parken.

De fokuserede på Hoyada del Cerro Las Lajas, et mindre undersøgt udspring af Ischigualasto-formationen, i La Rioja-provinsen, som et andet hold af palæontologer udforskede i 1960'erne.

"Vores gruppe fik fingrene i nogle af feltnoterne og udgravede fossiler fra de tidlige palæontologer, og tænkte, at vi skulle følge deres fodspor for at se, hvad vi kunne lære, " siger Desojo.

Over fire ekspeditioner mellem 2013 og 2019, holdet indsamlede fossiler og sten fra forskellige lag af Las Lajas-fremspringet, inklusive mere end 100 nye fossile eksemplarer, selvom ingen af ​​disse fossiler var af dinosaurer. Alligevel, de analyserede fossilerne og fandt ud af, at de var sammenlignelige, i både arter og relativ alder, til nondinosaur-fossiler fundet i parkområdet i den samme Ischigualasto-formation. De fandt også ud af, at Ischigualasto-formationen i Las Lajas var betydeligt tykkere og meget mere komplet end udspringene i parken. Dette gav dem tillid til, at de geologiske lag på begge steder blev aflejret i det samme kritiske tidsinterval.

Ramezani analyserede derefter prøver af vulkansk aske indsamlet fra flere lag af Las Lajas-fremspringene. Vulkanaske indeholder zirkon, et mineral, som han separerede fra resten af ​​sedimentet, og målt for isotoper af uran og bly, hvis forhold giver mineralets alder.

Med denne højpræcisionsteknik, Ramezani daterede prøver fra toppen og bunden af ​​fremspringet, og fandt ud af, at de sedimentære lag, og eventuelle fossiler, der er bevaret i dem, blev deponeret for mellem 230 millioner og 221 millioner år siden. Siden holdet fastslog, at de lagdelte klipper i Las Lajas og parken matcher både arter og relativ timing, de kunne også nu bestemme den nøjagtige alder af parkens mere fossilrige udspring.

I øvrigt, dette vindue overlapper betydeligt med det tidsinterval, som sedimenter blev aflejret over, tusinder af kilometer nordpå, i Chinle-formationen.

"I mange år, folk troede, at Chinle- og Ischigualasto-formationerne ikke overlappede hinanden, og baseret på den antagelse, de udviklede en model for diakron evolution, hvilket betyder, at de tidligste dinosaurer dukkede op i Sydamerika først, derefter spredt ud til andre dele af verden, inklusive Nordamerika, " siger Ramezani. "Vi har nu studeret begge formationer grundigt, og vist, at diakron evolution ikke rigtig er baseret på sund geologi."

Et stamtræ, bevaret

Årtier før Ramezani og hans kolleger rejste til Las Lajas, andre palæontologer havde udforsket regionen og fundet adskillige fossiler, inklusive rester af Pisanosaurus mertii, en lille, lysramme, jordlevende planteæder. Fossilerne er nu bevaret på et argentinsk museum, og videnskabsmænd har gået frem og tilbage på, om det er en ægte dinosaur, der tilhører ornithiscian-gruppen, eller en "basal dinosauromorf" - en slags præ-dinosaur, med funktioner, der er næsten, men ikke helt, dinosaurier.

"Dinosaurerne, vi ser i Jura og Kridt, er højt udviklede, og dem vi godt kan identificere, men i det sene trias, de lignede alle meget ens, så det er meget svært at skelne dem fra hinanden, og fra basale dinosauromorfer, " forklarer Ramezani.

Hans samarbejdspartner Max Langer fra University of São Paulo i Brasilien genanalyserede møjsommeligt det museumsbevarede fossil af Pisanosaurus, og konkluderede, baseret på visse anatomiske nøgletræk, at det i sandhed er en dinosaur – og hvad mere er, at det er det tidligst bevarede ornithiske eksemplar. Baseret på Ramezanis datering af fremspringet og fortolkningen af ​​Pisanosaurus, forskerne konkluderede, at de tidligste fuglehøftede dinosaurer dukkede op for omkring 229 millioner år siden - omtrent på samme tid som deres øglehøftede modstykker.

"Vi kan nu sige, at de tidligste ornithisciere først dukkede op i fossiloptegnelsen nogenlunde på samme tid som saurischerne, så vi bør ikke smide det konventionelle stamtræ væk, " siger Ramezani. "Der er alle disse debatter om, hvor dinosaurerne dukkede op, hvordan de diversificerede, hvordan stamtræet så ud. Mange af disse spørgsmål er knyttet til geokronologi, så vi har brug for rigtig god, robuste aldersbegrænsninger til at hjælpe med at besvare disse spørgsmål."