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Neue histologische Belege lösen eine jahrelange Debatte auf: Der umstrittene Schädel, der als Nanotyrannus bezeichnet wurde, gehört nicht zu einem juvenilen Tyrannosaurus rex, sondern zu einem ausgewachsenen, kleineren Tyrannosaurier, der in der Oberkreide eine eigene ökologische Nische besetzte.
A small skull, a big paleontological question
Jahrzehntelang stritten Paläontologen darüber, ob ein einzelner, relativ kleiner Tyrannosaurierschädel – Grundlage für die Benennung von Nanotyrannus – eine eigenständige Art repräsentiert oder lediglich ein juveniler Entwicklungszustand von Tyrannosaurus rex ist. Diese Frage hat weitreichende Folgen: Wenn es sich um ein junges T. rex-Exemplar handelt, würden die offensichtlichen anatomischen Unterschiede Wachstumsphasen widerspiegeln und nicht das Vorhandensein mehrerer Arten. Wenn es hingegen ein eigenständiges Taxon ist, waren die nordamerikanischen Ökosysteme der Oberkreide deutlich artenreicher als lange angenommen. In beiden Szenarien beeinflusst die richtige Interpretation unsere Rekonstruktionen von Nahrungsketten, Raubtier-Strategien und der ökologischen Dynamik in den letzten Millionen Jahren vor dem Aussterben.
Diese Debatte wurde nun eindeutig neu bewertet. Ein Team aus mehreren Institutionen veröffentlichte neue Ergebnisse in Science und nutzte dabei mikroskopische Knochenanalyse, um Alter und Wachstumsgeschichte des Nanotyrannus-Holotyps zu bestimmen. Ihr Fazit: Das Exemplar näherte sich der vollen Reife und war kein schnell wachsendes Juvenil von T. rex. Dieses Ergebnis etabliert Nanotyrannus erneut als legitimen, kleiner gebauten Tyrannosaurier und verändert, wie Forscher Prädatorengemeinschaften vor dem Kreide-Paläogen-Grenzereignis rekonstruieren. Die Studie liefert darüber hinaus zusätzliche Daten zur Biogeographie und Morphologie von Tyrannosauriern sowie Hinweise auf spezienspezifische Anpassungen und Lebensweisen.
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Die T. rex-Wachstumsserie in der Jane G. Pisano Dinosaur Hall des Natural History Museum of Los Angeles County ist weltweit einzigartig. Courtesy of the Natural History Museum of Los Angeles County. Credit: Stephanie Abramowicz
Reading the throat bone: how histology revealed maturity
Viele Paläontologen bestimmen das Alter von Dinosauriern, indem sie dünne Schnitte von Langknochen – Rippen, Femora, Humeri – anfertigen und mikroskopisch die Wachstumsringe analysieren, ähnlich den Jahresringen eines Baumes. Der Nanotyrannus-Holotyp besteht jedoch hauptsächlich aus einem Schädel mit zahlreichen dünnen, luftgefüllten Elementen, wodurch nur wenige klassische Knochen für histologische Proben zur Verfügung stehen. Das Forschungsteam nutzte eine ungewöhnliche Möglichkeit: das Zungenbein, auch Hyoid genannt, ein kleiner Knochen im Rachenraum, der die Zunge und zugehörige Weichteile stützt.
Hyoide werden selten in Wachstumsstudien eingesetzt; ihr Potenzial, zuverlässige Altersinformationen zu speichern, war bislang nicht etabliert. Zur Validierung dieser Methode stellten die Autoren einen vergleichenden Datensatz zusammen, der heute lebende Reptilien (Echsen, Krokodile, Vögel), fossile Dinosaurier und eine außergewöhnliche T. rex-Wachstumsserie des Natural History Museum of Los Angeles County (NHMLAC) umfasste. Diese T. rex-Serie – mit juvenilen, heranwachsenden und subadulten Individuen – diente als interne Referenz, um zu prüfen, ob die Mikrosstruktur des Hyoids das Wachstum konsistent mit Langknochen widerspiegelt.
Unter dem Mikroskop dokumentiert die Knochenmikrostruktur Wachstumsraten und Ruhephasen der Knochenablagerung. Das Hyoid von Nanotyrannus zeigte deutlich zahlreichere und dichter stehende Wachstumsringe, was eine Geschichte periodischer Verlangsamungen und eine langfristige Abschwächung des Wachstums anzeigt, im Vergleich zu klar unreifen T. rex-Individuen. Kurz gesagt: Der Holotyp von Nanotyrannus trägt eine histologische Signatur eines nahezu erwachsenen Tieres und nicht die eines rasch wachsenden Jungtiers. Diese Befunde stützen sich auf quantitative Zählungen von Linien und auf qualitative Unterschiede in der Gefügeausprägung.
„Die Identität des Holotyps war das entscheidende Stück in dieser Debatte. Die Entdeckung, dass dieser kleine Schädel tatsächlich ausgewachsen war, zeigt eindeutig, dass er sich von Tyrannosaurus rex unterscheidet“, sagte Dr. Christopher Griffin, Erstautor und Assistenzprofessor für Geowissenschaften an der Princeton University. Griffin betonte, dass die Kombination aus konventioneller Morphologie und neu validierter histologischer Methode die Schlussfolgerung absicherte.
Dr. Morris untersucht das Hyoid beziehungsweise Zungenbein von „Thomas“ in den Sammlungen des Dinosaur Institute. Credit: Stephanie Abramowicz
Validating a new toolkit: why the hyoid matters
Die Nutzung des Hyoids als verlässlichem histologischem Proxy erforderte sorgfältige Validierungsarbeit. Zunächst zeigten die Forschenden, dass die Hyoid-Histologie moderner Taxa bekannte Alters- und Wachstumsmuster widerspiegelt. Anschließend verglichen sie Hyoid-Histologie und Langknochen-Histologie in der NHMLAC-T. rex-Wachstumsserie und bestätigten, dass die Signale übereinstimmen: unreife T. rex weisen in ihren Gliedmaßen – ebenso wie im Hyoid – Texturen auf, die aktives Wachstum anzeigen, während reifere Individuen Merkmale zeigen, die verlangsamtes oder gestopptes Wachstum signalisieren.
Dr. Zach Morris, Postdoc am Dinosaur Institute und zentrale Figur des Projekts, leitete die Probenahme der NHM-Wachstumsserien-Exemplare. Seine Untersuchungen belegten, dass selbst bei riesigen Prädatoren – Tieren, die relativ zu den meisten heute lebenden Wirbeltieren extrem schnell wuchsen – das Hyoid eine zuverlässige Aufzeichnung des Entwicklungsstadiums bewahrt. Dadurch wurden direkte, vergleichende Analysen zwischen dem Nanotyrannus-Holotyp und juvenilen sowie subadulten T. rex-Exemplaren möglich.
„Unser jugendlicher Tyrannosaurus wirkt in seinen Gliedmaßen und im Hyoid unreif, während ‚Thomas‘ reifer, aber noch nicht ganz adult wirkt. Amüsanterweise ist Thomas trotz seiner größeren Größe nicht annähernd so reif wie der Nanotyrannus-Holotyp“, erklärte Morris und hob hervor, dass Größe und Reife bei Tyrannosauriern nicht zwangsläufig korrelieren. Diese Einsicht hat wichtige Konsequenzen für Altersbestimmungen, phylogenetische Zuordnungen und ökologische Interpretationen.
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Ein Größenvergleich des Hyoids bei juvenilem und subadultem T. rex mit Nanotyrannus (oben). Obwohl Nanotyrannus etwas kleiner gewesen wäre als das juvenile T. rex des NHM, sind die Reifezeichen unter dem Mikroskop deutlich (unten). Die größere Anzahl und dichtere Anordnung der Wachstumsringe (8 vs. ~2 beim jugendlichen T. rex!) zeigen, dass der Holotyp von Nanotyrannus sowohl voll entwickelt als auch eine eigenständige Art war. Credit: Dr. Zach Morris
Implications for tyrannosaur diversity and Late Cretaceous ecosystems
Die Anerkennung von Nanotyrannus als erwachsenen Taxon wirkt sich weit über die Taxonomie hinaus aus: Sie verändert ökologische Rekonstruktionen. Wenn mehrere Tyrannosaurierarten koexistierten, teilten sie wahrscheinlich Beutequellen nach Körpergröße, Jagdstrategie oder Habitatpräferenzen auf. Die neue Studie fügt sich in eine wachsende Zahl unabhängiger Datensätze ein, die auf dieselbe Schlussfolgerung hindeuten: Mehrere Tyrannosaurierarten durchstreiften die nordamerikanische Oberkreide.
Eine solche Artenvielfalt impliziert komplexere Ökosysteme mit mehreren Apex- und Mesoprädatoren, die interagierten, miteinander konkurrierten und unterschiedliche ökologische Rollen besetzten. Ein kleinerer, ausgewachsener Nanotyrannus hätte direkt mit juvenilem T. rex um ähnliche Beutetiere konkurrieren können oder sich auf andere Beutetiere spezialisiert, die seiner Körpergröße und seiner Fressmechanik besser entsprachen. Solche Arbeitsteilung beeinflusst Modelle zu Nahrungsnetzen, Räuber-Beute-Dynamiken und zur Resilienz ganzer Tiergemeinschaften gegenüber Umweltstressoren in den Jahren vor dem Massenaussterben an der Kreide-Paläogen-Grenze.
Darüber hinaus ermöglicht die Auflösung der Nanotyrannus-Frage neue, datenbasierte Hypothesen zu Konkurrenzverhalten, Nischenpartitionierung und regionaler Diversifikation von Tyrannosauriern. Paläoökologische Modelle können so feiner aufgelöste Prädator-Mittelglied-Populationen, saisonale Ressourcenverfügbarkeit und räumliche Habitatnutzung einbeziehen, was unsere Rekonstruktion der späten Kreidezeit-Landschaften erheblich verfeinert.
NHM Dinosaur Institute Postdoctoral Fellow Dr. Zach Morris vergleicht einen Abguss des Nanotyrannus-Schädels mit den juvenilem (links) und heranwachsenden (rechts) Skeletten, die in der ikonischen T. rex-Wachstumsserie der Dinosaur Hall gezeigt werden. Credit: Stephanie Abramowicz
Balancing conservation and discovery
Histologische Probenahme erfordert häufig zerstörerische Analysen, weshalb Museen sorgfältig abwägen müssen, ob der wissenschaftliche Gewinn den Verlust an originalem Material rechtfertigt. Das Team minimierte den Eingriff, indem es das Hyoid vor der Probenentnahme per 3D-Scanning digital erfasste, Formen anfertigte und Abgüsse erstellte – so blieben anatomische Informationen für künftige Untersuchungen erhalten, während die notwendigen histologischen Daten gewonnen wurden.
„Viele Techniken in der modernen Paläontologie erfordern ein gewisses Maß an zerstörerischer Analyse, und als Kuratorin versuche ich stets, ein Gleichgewicht zwischen Konservierung und Entdeckung zu finden“, sagte Dr. Caitlin Colleary vom Cleveland Museum of Natural History. Die Forschenden berichten, dass die wissenschaftlichen Erkenntnisse dieser Studie die sorgfältig ausgeführte Probenahme rechtfertigten. Solche Entscheidungen sind wichtig für die langfristige Pflege von Sammlungen und die Möglichkeit zu späteren, neuen Untersuchungen.
Expert Insight
„Diese Studie ist ein exzellentes Beispiel dafür, wie Museumssammlungen neue Wissenschaft ermöglichen, Jahrzehnte nachdem Exemplare erstmals katalogisiert wurden“, sagt Dr. Laura Benton, Paläobiologin an der University of Edinburgh. „Indem das Team einen unkonventionellen Knochen – das Hyoid – als Altersindikator validierte, erweiterten sie unser Instrumentarium zur Altersbestimmung fossiler Vertebraten. Das ist bedeutend, denn präzisere Altersabschätzungen verändern Artzuweisungen, ökologische Modelle und letztlich unser Bild der urzeitlichen Biodiversität.“
What the study means for future research
Die Bestätigung von Nanotyrannus als ausgewachsene Art wird dazu führen, dass fragmentarische Tyrannosaurierfossilien erneut untersucht und die Struktur von Lebensgemeinschaften in der jüngsten Kreide neu interpretiert werden. Die Studie öffnet zudem die Tür für gezieltere histologische Untersuchungen unter Einbeziehung unkonventioneller Skelettelemente – womöglich lassen sich so Altersdaten aus Schädelfragmenten und anderen Skeletten gewinnen, die bisher als ungeeignet für Wachstumsstudien galten.
Darüber hinaus unterstreicht der Ansatz den Wert kollaborativer, interdisziplinärer Datensätze, die vergleichende Anatomie, moderne Analogien, museumseigene Wachstumsserien und fortschrittliche Bildgebung kombinieren. Wenn mehrere Evidenzlinien zusammenlaufen – Morphologie, Knochenmikrostruktur und statistische Analysen –, werden taxonomische und ökologische Schlussfolgerungen deutlich robuster. Solche integrativen Methoden sind besonders wichtig, um Unsicherheiten in der Paläontologie zu reduzieren und belastbare Hypothesen zur Evolution und Diversifikation von Großraubtieren zu entwickeln.
Conclusion
Indem die Studie zeigt, dass der Nanotyrannus-Holotyp nahezu voll entwickelt war, löst sie eine kontroverse Debatte und stellt den Status des Exemplars als eigenständigen, kleiner gebauten Tyrannosaurier wieder her. Über die Taxonomie hinaus verändert die Forschung unser Verständnis der Prädatorengemeinschaften der Oberkreide und macht deutlich, wie sorgfältige museale Forschung und innovative Methoden große Fragen zur Dinosaurierdiversität und -evolution präzisieren können. Künftige Arbeiten, die das Hyoid und andere bislang vernachlässigte Elemente einbeziehen, könnten weitere unerwartete Einblicke in Wachstumsdynamiken, Ökologie und Speziation bei Tyrannosauriern liefern.
Quelle: scitechdaily
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