Reconstructie van Placerias, een nauwe verwant van Lystrosaurus die er gelijkaardig uitzag.
Dinopédia

Winterslaap is een oud fenomeen, zo blijkt uit slagtanden 250 miljoen jaar oud familielid van zoogdieren

Winterslaap is een veel voorkomende strategie waarmee dieren tijdelijke moeilijke omstandigheden het hoofd bieden. Amerikaanse onderzoekers hebben nu de oudste aanwijzingen gevonden voor een winterslaap in de 250 miljoen jaar oude slagtanden van Lystrosaurussen uit Antarctica. Uit de studie blijkt ook dat Lystrosaurus waarschijnlijk warmbloedig was, iets waar al lang discussie over bestaat. 

Onder de vele strategieën die dieren toepassen om de winter te overleven, is een winterslaap een van de vaakst voorkomende. In de winter zijn er weinig voedsel- en energiebronnen - vooral in gebieden die dicht bij of in de poolstreken liggen - en veel dieren houden een winterslaap om de koude, donkere winters te overleven. 

Hoewel we veel weten over de winterslaap bij nu levende dieren, is het erg moeilijk om het fenomeen te bestuderen in fossielen. 

Nu blijkt uit een nieuwe studie van onderzoekers van de Harvard University en de University of Washington dat deze aanpassing aan moeilijke omstandigheden al een lange geschiedenis kent. De onderzoekers vonden aanwijzingen voor een toestand die op een winterslaap lijkt, bij een dier dat op Antarctica leefde in de vroege Trias-periode, zo'n 250 miljoen jaar geleden. 

Een skelet van Lystrosaurus georgi in Praag. De slagtanden zijn normaal langer maar hier zijn ze afgebroken.
Ghedoghedo/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

Lystrosaurus

Het dier in kwestie behoort tot het geslacht Lystrosaurus en was een vroeg, ver familielid van de zoogdieren. Lystrosaurussen kwamen algemeen voor in het Perm en het Trias en kenmerkend voor de dieren waren hun schildpadachtige bek en twee slagtanden die constant doorgroeiden. 

"Dieren die op en dicht bij de polen leven, hebben altijd al het hoofd moeten bieden aan de meer extreme omstandigheden die daar heersen", zei Megan Whitney. "Deze eerste bevindingen tonen aan dat in een toestand van een soort van winterslaap gaan, niet een relatief nieuwe aanpassing is. Het is een oude aanpassing." Doctor Whitney is de hoofdauteur van de studie en ze is postdoctoraal onderzoeker aan de Harvard University. Toen ze de studie uitvoerde, was ze nog doctoraatsstudent aan de Washington University. 

De fossielen van Lystrosaurus vormen de oudste aanwijzingen voor een op een winterslaap gelijkende toestand bij een gewerveld dier. Ze wijzen erop dat torpor of torpiditeit - een meer algemene term voor een winterslaap en gelijkaardige toestanden waarin dieren tijdelijk hun stofwisseling vertragen, om door een moeilijk seizoen te raken - al opdook bij de gewervelde dieren nog voor zoogdieren en dinosauriërs ontstonden. 

De onderzoekers vergeleken doorsneden van de slagtanden van exemplaren van Lysosaurus  uit wat nu Antarctica is (blauw)) en Zuid-Afrika (rood). 250 miljoen jaar geleden vormden de continenten samen nog Pangea zoals op de kaart te zien is.
Megan Whitney/Christian Sidor

Groeiringen

Lystrosaurus verscheen op de aarde nog voor de grootste massa-uitsterving die de aarde ooit gekend heeft, de Perm-Trias-massa-extinctie op het einde van de Perm-periode - die 70 procent van alle soorten van gewervelden op het land uitroeide. En het overleefde die op een of andere manier. Lystrosaurus wist nog 5 miljoen jaar in de Trias-periode stand te houden en verspreidde zich over grote delen van wat toen het enige continent op aarde was, Pangea. Daartoe behoorde ook wat nu Antarctica is.

"Het feit dat Lystrosaurus de massa-uitsterving op het einde van het Perm overleefde en zo'n grote verspreiding kende in het Trias, heeft ervoor gezorgd dat deze groep van dieren zeer goed bestudeerd is om aanpassing en overleven beter te begrijpen", zei mede-auteur van de studie Christian Sidor, professor biologie aan de University of Washington en de conservator van de afdeling paleontologie van het Burke Museum. 

Paleontologen vinden fossielen van Lystrosaurus nu in India, China, Rusland, delen van Afrika en in Antarctica. De dieren werden tussen een kleine 2 meter en 2,5 meter lang en hadden geen tanden, op twee slagtanden in hun bovenkaak na. 

Het zijn die slagtanden die het onderzoek van Whitney en Sidor mogelijk hebben gemaakt omdat de slagtanden van Lystrosaurus, net als die van olifanten, hun hele leven lang bleven doorgroeien. Een dwarsdoorsnede van de slagtanden leverde informatie op over de stofwisseling, de groei en mogelijke stress en spanning bij de dieren.

De onderzoekers vergeleken dwarsdoorsneden door de slagtanden van 6 exemplaren uit Antarctica met die van 4 dieren uit Zuid-Afrika. In de Trias-periode lagen de sites waar Lystrosaurus gevonden is in Antarctica, op zo'n 72 graden zuiderbreedte, duidelijk binnen de zuidpoolcirkel, terwijl de sites waar de Zuid-Afrikaanse exemplaren werden gevonden, zo'n 900 kilometer meer naar het noorden lagen, buiten de zuidpoolcirkel.  

De slagtanden uit de 2 gebieden vertoonden gelijkaardige groeipatronen, met lagen van dentine - tandbeen - die afgezet werden in concentrische cirkels zoals de jaarringen van bomen. 

De Antarctische fossielen vertoonden echter een bijkomend kenmerk, dat niet of heel zelden werd gevonden in de slagtanden uit het meer noordelijk gebied: dicht op elkaar gelegen, dikke ringen die volgens de onderzoekers waarschijnlijk wijzen op perioden waarin er minder dentine werd afgezet als gevolg van langdurige stress. 

"De dichtste parallel die we kunnen vinden voor de "stress-sporen"  die we waargenomen hebben in de slagtanden van de Antarctische exemplaren, zijn stress-sporen in tanden die geassocieerd zijn met een winterslaap in bepaalde moderne dieren", zei Whitney.  

Deze heel dunne doorsnede van de gefossiliseerde slagtand van een Antarctische Lystrosaurus toont lagen dentine die afgezet wordt in groeiringen. De slagtand groeide van binnenuit, zodat de oudste lagen aan de buitenkant zitten en de jongste in het midden. Bovenaan rechts is een close-up te zien van de lagen en de witte lijn duidt een zone aan die wijst op een op een winterslaap gelijkende toestand. De zwarte schaalaanduidingen zijn 1 mm.
Megan Whitney/Christian Sidor

Warmbloedig

De onderzoekers kunnen niet met zekerheid stellen dat Lystrosaurus een echte winterslaap doormaakte. De stress zou veroorzaakt kunnen zijn door een andere op een winterslaap gelijkende torpor, zoals een vermindering van de stofwisseling gedurende een kortere periode. 

Lystrosaurus had op Antarctica waarschijnlijk een of andere vorm van winterslaap nodig om het hoofd te bieden aan het leven in de buurt van de Zuidpool, zei Whitney. Hoewel de aarde warmer was in het Trias dan nu - en delen van Antarctica bebost kunnen geweest zijn - zouden planten en dieren binnen de zuidpoolcirkel nog steeds te maken hebben gehad met extreme jaarlijkse variaties in de hoeveelheid daglicht en de zon zou in de winter gedurende lange periodes afwezig zijn gebleven. 

Veel andere gewervelden die op hoge breedtegraden leefden, kunnen ook torpor, en een winterslaap, gebruikt hebben om de moeilijke winters door te komen, zei Whitney. Maar veel bekende uitgestorven dieren, waaronder ook de dinosauriërs die ontstonden en zich verspreidden nadat Lystrosaurus uitgestorven was, hadden geen tanden die constant bleven doorgroeien.  

"Om de specifieke sporen van de stress en spanningen te kunnen zien die veroorzaakt worden door een winterslaap, moet je kijken naar iets dat kan fossiliseren en dat continue doorgroeide tijdens het leven van het dier", zei Sidor. "Veel dieren hebben zoiets niet, maar gelukkig had Lystrosaurus het wel."

Als de analyse van nog meer Antarctische en Zuid-Afrikaanse Lystrosaurus-fossielen deze ontdekking bevestigt, kan dat ook een andere discussie over de oude, stevig gebouwde dieren beslechten. 

"Koudbloedige dieren sluiten hun stofwisseling vaak volledig af tijdens een moeilijk seizoen, maar veel endotherme of warmbloedige dieren die een winterslaap houden, reactiveren hun stofwisseling geregeld gedurende de periode van hun winterslaap", zei Whitney. "Wat we hebben waargenomen in de slagtanden van de Antarctische exemplaren stemt overeen met een patroon van kleine 'reactiveringsgebeurtenissen' van de stofwisseling gedurende de periode van stress, en dat lijkt het meest op wat we zien bij warmbloedige dieren die nu een winterslaap houden." 

Als dat inderdaad het geval is, herinnert deze verre neef van de zoogdieren ons eraan dat vele kenmerken van het leven vandaag mogelijk al honderden miljoenen jaren aanwezig zijn geweest voor de mens evolueerde om ze te kunnen waarnemen. 

De studie van Whitney en Sidor is gepubliceerd in Communications Biology. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van de Harvard University. 

Voorstelling van een Lystrosaurus die een winterslaap houdt.
Chrystal Shin

Meest gelezen