Wissenschaftler blicken ins Innere von Dinosaurier-Eiern, um Geheimnisse von versteinerten Embryonen zu erfahren

Die Oviraptoriden, die etwa so groß wie ein erwachsener Mensch sind, waren vogelähnliche "maniraptorische Dinosaurier", die genetisch näher an Vögeln als an Ornithomimiden sind, einer Gruppe, von der viele Paläontologen glauben, dass sich Vögel in der Jurazeit vor etwa 150 Millionen Jahren entwickelt haben. Charakterisiert durch ihre zahnlosen Schnäbel und manchmal kunstvollen Kämme, zogen sie auf zwei Beinen in Zentralasien, einschließlich der Mongolei und China, während der Oberkreidezeit vor etwa 88 bis 66 Millionen Jahren umher.

In Bezug auf ihre Fortpflanzungsbiologie haben Wissenschaftler immer angenommen, dass die Oviraptoriden irgendwo zwischen modernen Krokodilen und Vögeln liegen, aber es war immer unklar, ob ihre Jungen zur gleichen Zeit wie ihre Geschwister aus den Eiern schlüpften, wie bei Krokodilen, oder ob sie zu unterschiedlichen Zeiten schlüpften, wie die heutigen Vögel. Doch nun hat ein Team von Wissenschaftlern mit Hilfe von Neutronen-Scanning-Technologien den Nebel gelichtet und diese Vermutung mit harten Fakten untermauert.

Fotos des Geleges von drei Oviraptoriden-Eiern inklusive Embryonen vor der Präparation und Trennung der einzelnen Eier. (Bild: © Fotos: Tzu-Ruei Yang / Universität Bonn )

Die Herausforderung, Dinosaurier zu visualisieren

Dr. Tzu-Ruei Yang, Mitautor der neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Integrative Organismal Biology veröffentlicht wurde, sagte, dass sein Team von deutschen Forschern versteinerte Oviraptoriden-Eier mit Neutronen beschossen und ihre Struktur und Schalendicke analysiert hat, um zu bestimmen, wie sich die Tiere entwickelten. Im Mittelpunkt des Forschungsprojekts standen drei 67 Millionen Jahre alte versteinerte Eier aus dem Ganzhou-Becken in China, die fast zeitgleich von einem Oviraptoriden-Weibchen gelegt worden waren.

Zunächst erstellten Paläontologen der Universität Bonn in Deutschland mit einem Röntgen-Mikrocomputertomographen ein detailliertes 3D-Modell der Position der Knochen im Inneren der Eier, doch das umgebende Gestein beeinträchtigte die Röntgenergebnisse. Die Dinosaurier-Eier wurden dann an die Technische Universität München am Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) in Garching geschickt, wo "hochdurchdringende Neutronenscans" das umhüllende Gestein durchschnitten und hochpräzise Visualisierungen der inneren Strukturen der Eier lieferten.

Neutronentomogramm als Querschnitt durch "Ei 3", gescannt an der ANTARES-Anlage. Verschiedene Knochen sind als runde, hellere Strukturen zu erkennen, darunter Teile des Beckens. Links ist ein 3D-Modell der Oberfläche von "Ei 3" zu sehen. (Bild: © Scan erstellt von Burkhard Schillinger/MLZ/ Universität Bonn )

Altersbestimmung der Eier

Die innere Dicke der Eierschalen maß "18 cm", und durch die Messung der Länge der Knochen des Embryos in jedem Ei konnte das Team abschätzen, ob die drei Dinosaurier gleichzeitig geschlüpft wären, oder nicht.  Die Länge und Position der Knochen des Embryos verriet den Forschern, dass ein Ei früher als die anderen beiden gelegt worden sein muss und Dr. Yang schrieb in der Arbeit, dass dieser Embryo vergleichsweise längere Knochen hatte und "weiter entwickelt" war.

Die drei Oviraptoriden-Eier, die von Wissenschaftlern der Universität Bonn und der TU München untersucht wurden. (Bild: Universität Bonn )

Ein zweiter Hinweis auf die Entwicklung des Embryos ist das Ausmaß, in dem die Knochen miteinander verbunden sind, und ein stärker verbundenes Skelett bedeutet eine fortgeschrittenere Entwicklung. Und weil sich entwickelnde Embryonen Kalzium aus ihrer Schale aufnehmen, um ihr sich entwickelndes Skelett zu stärken, ist die Entwicklung des Embryos umso weiter fortgeschritten, je dünner die Schale ist. Basierend auf diesen Daten wurde festgestellt, dass sich die Embryonen des " Eierpaares" in unterschiedlichen Entwicklungsstadien befinden.

Die beiden "Eierpaare", so die Forscher, enthielten Embryonen, die weiter entwickelt waren als die des einzelnen Eies und dies zeigte, dass sich die Eier "zu unterschiedlichen Zeiten entwickelten und schlüpften, obwohl sie etwa zur gleichen Zeit gelegt wurden." Aus dieser Beobachtung schloss das Wissenschaftlerteam, dass die Fortpflanzungsbiologie der Oviraptoriden mehr Ähnlichkeit mit modernen Vögeln als mit Krokodilen hatte, was ein viel tieferes Verständnis dieser uralten Geschöpfe offenbart, die vor über 60 Millionen Jahren auf zwei Beinen umherzogen.

Rekonstruktion eines Geleges mit Silhouetten der Oviraptoriden. (Bild: © Chien-Hsing Lee/Tzu-Ruei Yang/Thomas Engler / Universität Bonn )

Neutronen-Ermittler 

Laut Dr. Nikolay Kardjilovs 2017 erschienenem Buch "Neutron Methods for Archaeology and Cultural Heritage" (Neutronenmethoden für Archäologie und Kulturerbe) ist die Anwendung von Neutronencharakterisierungstechniken eine große Hilfe für Archäologen, Paläontologen und Historiker. Aufgrund ihrer schwachen Wechselwirkung mit Materialien stellen Neutronen eine "durchdringende, nicht-invasive Untersuchungsmethode" dar, die dazu beiträgt, Fragen zur Datierung, zum Herstellungsprozess oder zum Degradationszustand von Artefakten oder Dinosauriereiern zu beantworten, die sonst möglicherweise nicht sichtbar sind.

Letztes Jahr wurde das Neutronenscanning bei einem Eilenodon angewandt: einem pflanzenfressenden Reptil aus dem Jura, das laut einer in der US National Library of Medicine veröffentlichten Arbeit zu den "ältesten Vertretern der pflanzenfressenden Lepidosaurier (Schlangen, Eidechsen und Brückenechsen) gehört, die sich durch Reihen breiter Zähne mit dickem Zahnschmelz auszeichnen, die säugetierähnliche Verschleißflächen aufweisen." Die Röntgen- und Neutronen-Computertomographie untersuchte einen versteinerten Zahn des Eilenodon und enthüllte die Dicke des Zahnschmelzes, was wiederum ein verlorenes Stück Information über die Entwicklung und das Schicksal dieses Dinosauriers eröffnete.

Bild oben: Dinosaurier-Eier haben Quelle: KtD / Adobe Stock

Von Ashley Cowie