Onderzoek onthult de anatomie van oude trilobieten die dankzij een vulkaanuitbarsting in 3D zijn bewaard

Abonneer u op de Wonder Theory-nieuwsbrief van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.

CNN
—

Ongeveer een half miljard jaar geleden heeft een vulkaanuitbarsting in de buurt van een ondiepe zee in wat nu Marokko is enkele van de meest complete exemplaren bewaard die ooit zijn gevonden van insectachtige zeedieren, trilobieten genaamd, en onthulden anatomische details die wetenschappers nog nooit eerder hadden gezien.

Binnen enkele ogenblikken overspoelde een snel bewegende stortvloed van hete as en vulkanische gassen, pyroclastische stromen genoemd, de trilobieten en koelde vervolgens af en verhardde tot vast gesteente. De trilobieten kwamen onmiddellijk om – net als de mensen die in Pompeii in 79 n.Chr. onder de as werden begraven, tijdens de uitbarsting van de Vesuvius.

515 miljoen jaar lang bleef al het bewijs van het bestaan ​​van deze triaden verborgen, begraven op een plek genaamd de Tatlet-formatie in het Hoge Atlasgebergte. Maar een internationaal team van onderzoekers heeft onlangs röntgentomografie met hoge resolutie gebruikt om door de lagen van de tripartiete graven te kijken. De analyse onthulde bijna pure 3D-afdrukken van verdampte lichamen van dieren in stukken vulkanisch gesteente, rapporteerden wetenschappers op 27 juni in het tijdschrift Wetenschappen.

Door deze prehistorische afgietsels te scannen, hebben wetenschappers digitale 3D-modellen gereconstrueerd, die de anatomie van trilobieten in ongekend detail laten zien. De hete vulkanische stroom die de trilobieten begroef, heeft indrukken bewaard van zachte weefsels die normaal gesproken niet in fossielen veranderen, waaronder darmorganen, antennes, voedingsstructuren, clusters van sensorische borstelharen en kleine stekels op de ledematen van de trilobieten.

“Het is ongelooflijk dat we dit in 3D hebben zonder enige verandering of vervorming”, zegt de hoofdauteur van het onderzoek Dr.. Abdul Razzaq Al-Albani Hij vertelde CNN dat gedetailleerde bewaring aantoonde dat trilobieten anatomisch geavanceerde dieren waren, met veel gespecialiseerde aanpassingen voor voeding en beweging langs de zeebodem.

Chemische analyse van het zuurstofniveau in sedimenten in en rond de monsters onthulde dat de darmen van de trilobiet vol as zaten, die ze waarschijnlijk binnenkregen toen de dieren stikten door as in het zeewater te slepen, schreven de auteurs van het onderzoek.

De druk van sedimentlagen zorgt er vaak voor dat microfossielen afvlakken. Maar nadat de vulkaanuitbarsting de trilobieten begroef, vermengde het koude zeewater zich met de hete as en zorgde ervoor dat de lavastroom snel stolde tot een graf van massief gesteente. Dit voorkwam dat de afgietsels van de trilobieten vervormden en behield een bijna perfecte afdruk van hun lichaam, zei Al-Albani, hoogleraar aardwetenschappen aan de Universiteit van Poitiers in Frankrijk.

Al-Albani voegde eraan toe dat de bevindingen ook de dringende noodzaak onderstrepen om fossielrijke locaties in Afrika, zoals de Tatlet-formatie, te beschermen. In tegenstelling tot Tatlet wordt de Burgess Shale, een belangrijke fossielensite uit het Cambrium in Canada, erkend als UNESCO-werelderfgoed. Al-Albani zei dat een dergelijke bescherming ervoor zorgt dat de begraven overblijfselen uit het verre verleden van de aarde in de toekomst beschikbaar blijven voor onderzoek.

In de afgelopen 200 jaar hebben paleontologen meer dan 22.000 soorten trilobieten geïdentificeerd op locaties over de hele wereld die ooit bedekt waren door oceanen. Trilobieten waren geleedpotigen, zoals moderne insecten, spinnen, duizendpoten en schaaldieren, en evolueerden naar een breed scala aan vormen en maten voordat ze ongeveer 252 miljoen jaar geleden uitstierven. De meeste trilobietsoorten zijn niet meer dan 2,5 cm lang, maar sommige, zoals Hungoides bohemicus, zijn uitgegroeid tot meer dan 30,5 cm lang.

Trilobieten hadden harde exoskeletten die gewoonlijk gemakkelijk versteenden. Het behoud van zacht weefsel in nieuw ontdekte trilobieten is echter uiterst zeldzaam, aldus de onderzoekers. Dr. Melanie Hopkinsis verantwoordelijk voor de paleontologie van ongewervelde dieren in het American Museum of Natural History in New York City.

“Slechts een klein deel van de trilobietsoorten is goed genoeg bewaard gebleven om überhaupt aanhangsels waar te nemen”, zegt Hopkins, die trilobieten bestudeert maar niet bij het nieuwe onderzoek betrokken was. “Het detailniveau dat bewaard is gebleven in de Tatlet-exemplaren is zo buitengewoon dat er enkele kenmerken zijn die nog niet eerder zijn waargenomen”, voegde ze eraan toe. Dergelijke kenmerken zijn belangrijk om te begrijpen hoe nieuwe eigenschappen en soorten evolueren, en om relaties tussen geleedpotigengroepen te volgen, voegde Hopkins eraan toe.

“Hoe meer anatomische details we hebben, hoe betere conclusies we kunnen trekken over hoe fossiele geleedpotigen zich tot elkaar verhouden.”

Wetenschappers hebben vier exemplaren van trilobieten gevonden en twee soorten geïdentificeerd die nieuw zijn voor de wetenschap: Gigoutella mauretanica en Protolenus (Hupeolenus) – de tweede soort is een nog niet nader genoemde soort in een bekend geslacht en onderklasse. De monsterlengtes varieerden van ongeveer 0,4 inch (11 millimeter) tot 1 inch (26 millimeter).

“Dit is de eerste keer dat we erin zijn geslaagd de bovenlip te behouden”, een gezwollen structuur boven de mond die bij insecten ook wel de bovenlip wordt genoemd, zei Albani. Achter de bovenlip was ook de mondspleet prachtig bewaard gebleven. Het was omgeven door slanke, gebogen aanhangsels die waarschijnlijk werden gebruikt voor voedsel, wat volgens de auteurs van het onderzoek nog niet eerder was ontdekt in fossiele trilobieten.

Hopkins zei dat de ontdekking van deze structuren nieuwe vragen oproept over de diversiteit van trilobietvoedingsaccessoires. Hoe dit van invloed kan zijn op wat trilobieten eten en waar ze leven; En hoe kwetsbaar ze zijn voor veranderende omgevingsomstandigheden als ze een zeer gespecialiseerd dieet volgen.

Bij de vulkaanuitbarsting in het Cambrium zijn sporen bewaard gebleven van buren die de mariene habitat van de trilobiet deelden. Het onderzoeksteam ontdekte dat een trilobietsoort, G. mauretanica, kleine dieren had met schelpen, brachiopoden genaamd, van ongeveer 1 millimeter lang, nog steeds vastgehecht aan zijn gezicht. Dit voorbeeld van symbiose – verschillende soorten dieren die samenleven – is ook uiterst zeldzaam in het fossielenbestand van trilobieten, zei Albani.

“Het is een uniek venster op de levensgeschiedenis van dit exemplaar dat teruggaat tot 515 miljoen jaar geleden,” zei hij. “Ik hoop dat we dit met andere ontdekkingen – gedaan door ons team en andere teams in Marokko – zullen kunnen vinden meer of verschillende exemplaren, wat ons de kans zal geven.” Om meer te weten te komen over de levensgeschiedenis en ontwikkeling ervan.

Mindy Weisberger is een wetenschappelijk schrijver en mediaproducent wiens werk is verschenen in WordsSideKick.com, Scientific American en How It Works.