Doorsnede van een deel van de wervelkolom van een ichthyosaurus, met tussen de wervels resten van de wervelschijven.
Tanja Wintrich/Uni Bonn

Ook Tyrannosaurus kon een hernia krijgen: dino's hadden tussenwervelschijven.

Tussenwervelschijven verbinden de wervels en geven de ruggengraat haar beweeglijkheid. De schijven bestaan uit een kraakbeenachtige, draderige ring en een gelatineuze kern als buffer. Tot nu toe werd altijd aangenomen dat enkel mensen en andere zoogdieren tussenwervelschijven hebben. Dat klopt niet, zo blijkt uit onderzoek onder leiding van de Universität Bonn: zelfs de geduchte Tyrannosaurus rex heeft mogelijk ooit last gehad van een hernia, een 'verschoven tussenwervelschijf'. 

Moderne slangen en andere reptielen hebben geen tussenwervelschijven. In de plaats daarvan zijn hun wervels met elkaar verbonden door zogenoemde kogelgewrichten. Daarbij past het balvormige oppervlak van het uiteinde van een wervel in een komvormige holte van de volgende wervel, wat ook bij onze heupgewrichten het geval is.

Deze evolutionaire constructie voldoet goed voor de hedendaagse reptielen, aangezien ze de gevreesde 'verschoven tussenwervelschijf' voorkomt. In feite verschuift de schijf niet, maar gaat het om een uitstulping (hernia) van de schijf die op de zenuw in het  ruggenmergkanaal drukt, wat erg pijnlijk kan zijn. 

"Ik vond het moeilijk te geloven dat oude reptielen geen tussenwervelschijven zouden gehad hebben", zei doctor Tanja Wintrich.  Wintrich is een paleontoloog aan de Universität Bonn en ze had de leiding over de studie. 

Wintrich merkte op dat de wervels van de meeste dinosaurussen en prehistorische mariene reptielen heel erg gelijken op die van mensen - ze hebben namelijk geen kogelgewrichten. Daarom vroeg ze zich af of uitgestorven reptielen tussenwervelschijven hadden, maar die 'vervangen' hebben door kogelgewrichten in de loop van de evolutie.  

Paleontoloog Tanja Wintrich onderzoekt met een microscoop met gepolariseerd licht de tussenwervelschijf van een 180 miljoen jaar oude ichthyosaurus, een reptiel uit de oceanen in de Jura-periode.
Martin Sander/Uni Bonn

Vergelijking van de wervels van dino's met die van hedendaagse dieren

Om er achter te komen of uitgestorven reptielen inderdaad ooit tussenwervelschijven gehad hebben, onderzocht het internationale team onder leiding van Wintrich 19 verschillende dinosaurussen, een aantal andere uitgestorven reptielen en dieren die nu nog leven. 

De onderzoekers kwamen tot de conclusie dat tussenwervelschijven niet enkel bij zoogdieren voorkomen, zoals tot nu gedacht werd. Voor het onderzoek onderzochten ze met verschillende methodes wervels die nog met elkaar verbonden waren. 

Een verrassing was dat Wintrich door dat onderzoek heeft kunnen aantonen dat overblijfselen van kraakbeen en zelfs andere delen van de tussenwervelschijf bijna altijd bewaard zijn gebleven in de oude specimens, onder meer bij mariene reptielen zoals de ichthyosaurus en bij dinosaurussen zoals Tyrannosaurus. 

Nadat ze dat had vastgesteld, volgde ze de evolutie van de zachte weefsels tussen wervels in de stamboom van de landdieren, die zich 310 miljoen jaar geleden splitste in de lijn van de zoogdieren en die van de dinosaurussen en de vogels. 

Een dunne doorsnede van de wervelkolom in gepolariseerd licht van een exemplaar van het oudste geslacht van zeereptielen, Mesosaurus, 290 miljoen jaar oud. De opening tussen de twee wervels onderaan het beeld bevat de overblijfselen van de voorloper van de tussenwervelschijf. De heldere kleuren worden gecreëerd door het gepolariseerde licht en tonen het soort van beenderweefsel en waar het kraakbeen aan het been gehecht is.
Tanja Wintrich/Uni Bonn

Tussenwervelschijven duiken verschillende keren op in de loop van de evolutie

Het was tot nu toe niet geweten dat tussenwervelschijven een zeer oud fenomeen zijn. Uit de bevindingen van de studie blijkt nu ook dat tussenwervelschijven zich in de loop van de evolutie minstens twee keer ontwikkeld hebben bij verschillende dieren, de zoogdieren en uitgestorven diapside reptielen, en dat ze waarschijnlijk twee keer onafhankelijk van elkaar vervangen zijn door kogelgewrichten bij reptielen. 

"De reden waarom de tussenwervelschijf vervangen werd, kan zijn dat ze gevoeliger is voor schade dan een kogelgewricht", zei Wintrich. Zoogdieren hebben echter de tussenwervelschijven altijd behouden, en volgen daarmee het bekende patroon dat hun evolutionaire flexibiliteit tamelijk beperkt is. 

"Dit inzicht speelt ook een centrale rol om mensen medisch gezien beter te begrijpen. Het menselijk lichaam is niet perfect en zijn ziektes weerspiegelen onze lange evolutionaire geschiedenis", zei professor Martin Sander, een paleontoloog van de Universität Bonn die aan de studie heeft meegewerkt.

"We hebben ontdekt dat zelfs Tyrannosaurus rex niet beschermd was tegen een 'verschoven wervelschijf'", zei Wintrich. Enkel vogelachtige, vleesetende dinosaurussen ontwikkelden kogelgewrichten en ook zadelgewrichten, die nu nog bij de vogels worden aangetroffen. Ook de grootste dinosaurussen, de 'langnekken', ontwikkelden kogelgewrichten die een duidelijk voordeel zullen hebben geboden om hun lange ruggengraat stabiel te houden. 

Rugwervels van een langnek-dinosaurus, een Apatosaurus die Arapahoe genoemd wordt. Het skelet van de dinosaurus wordt momenteel tentoongesteld in het Zoologische Forschungsmuseum Alexander Koenig in Bonn en is met een lengte van 27 meter het langste dat ooit in Europa is tentoongesteld. Op de foto is een kogelgewricht zichtbaar naast de meter onderaan. De halve bol past in de kom van de volgende wervel, aan de andere kant van de meter.
Martin Sander/Uni Bonn

Multidisciplinair

Het team heeft bij het onderzoek gebruik gemaakt van verschillende disciplines, niet alleen van de paleontologie maar ook van medische anatomie, ontwikkelingsbiologie en zoölogie. 

Onder de microscoop leveren dinosaurusbeenderen waarvan een zeer dun schijfje is gesneden, dezelfde informatie op als de preparaten voor microscopisch onderzoek van bestaande dieren. Dat maakt het mogelijk de lange periodes van evolutie te overbruggen en ontwikkelingsprocessen te identificeren. 

"Het is echt verbazingwekkend dat het kraakbeen van een gewricht en blijkbaar ook de schijf zelf honderden miljoenen jaren kan overleven", zei professor Sander. 

In Duitsland staat de samenwerking tussen de paleontologie en de medische wetenschap nog in haar kinderschoenen. "In de VS daarentegen, zijn specialisten in dinosaurussen en evolutionaire biologen vaak nauw betrokken bij de medische opleiding, vooral bij anatomie en embryologie. Dat geeft jonge dokters een perspectief dat steeds belangrijker wordt in een snel veranderende omgeving", zei professor Karl Schilling, een anatoom aan de Universität Bonn die niet deelgenomen heeft aan de studie.

Doctor Wintrich was in elk geval tevreden over de samenwerking tussen de verschillende vakgebieden die de studie mogelijk heeft gemaakt. Zelf is Wintrich intussen verhuisd van de afdeling Paleontologie naar het Instituut voor Anatomie aan de Universität Bonn. 

De studie van de onderzoekers van de Rheinische Friedrich-Wilhelm-Universität Bonn, de Universität zu Köln, de Technische Universität Bergakademie Freiberg, het Muséum National D’Histoire Naturelle in Parijs, en de University of Alberta in Canada is gepubliceerd in Scientific Reports.  Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van Universität Bonn.  

Meest gelezen