Een klein bot in de onderkaak hielp een anders flexibel gewricht te ondersteunen
De kaken van a T. rex, zoals deze tentoongesteld in het Natuurhistorisch Museum van Leiden, zou botverpletterende krachten kunnen genereren dankzij een bepaald bot aan de achterkant van de onderkaak.
Het angstaanjagende Tyrannosaurus rex kon enorme botverpletterende bijtkrachten genereren dankzij een stijve onderkaak. Die stijfheid kwam voort uit een boemerangvormig stuk bot dat zich schrapte voor wat een anders flexibel kaakbot zou zijn geweest, suggereert een nieuwe analyse.
In tegenstelling tot zoogdieren hebben reptielen en hun naaste verwanten een gewricht dat het intramandibulaire gewricht wordt genoemd in hun onderkaakbot of onderkaak. Nieuwe computersimulaties tonen aan dat met een bot dat de IMJ overspant, T. Rex had bijtkrachten van meer dan 6 ton kunnen genereren, of ongeveer het gewicht van een grote mannelijke Afrikaanse olifant, rapporteerden onderzoekers op 27 april tijdens de virtuele jaarvergadering van de American Association of Anatomy.
Bij de huidige hagedissen, slangen en vogels is het IMJ gebonden aan ligamenten, waardoor het relatief flexibel is, zegt studie auteur John Fortner, een paleontoloog van gewervelde dieren aan de Universiteit van Missouri in Columbia. Die flexibiliteit helpt de dieren om een betere grip te houden op een worstelende prooi en stelt de onderkaak ook in staat breder te buigen om grotere stukjes op te vangen, merkt hij op. Maar bij schildpadden en krokodillen, bijvoorbeeld, heeft de evolutie de IMJ ertoe aangezet om nogal krap en inflexibel te zijn, waardoor sterke bijtkrachten mogelijk zijn.
Tot nu toe hebben de meeste onderzoekers aangenomen dat dinosaurussen onderkaken hadden met een flexibele IMJ, maar er is een grote fout met dat uitgangspunt, merkt Fortner op. Een flexibele kaak zou geen botverpletterende bijtkrachten mogelijk hebben gemaakt, maar fossiel bewijs – inclusief coprolieten of fossiele kak, gevuld met gedeeltelijk verteerde botscherven – suggereert sterk dat T. rex zou inderdaad met zulke krachten kunnen knagen (SN: 22-10-18).
‘Er is alle reden om dat te geloven T. rex kon heel hard bijten, een beetje buiten de hitlijsten, ”zegt Lawrence Witmer, een paleontoloog van gewervelde dieren aan de Ohio University in Athene die niet bij het onderzoek betrokken was. “Het zou leuk zijn om te weten hoe ze deze bijtkrachten konden afvoeren.”
Met behulp van een 3D-scan van een fossiel T. rex Skull, creëerden Fortner en zijn collega’s een computersimulatie van de onderkaak die zou kunnen worden gebruikt om spanningen en spanningen te analyseren, vergelijkbaar met de manier waarop ingenieurs bruggen en vliegtuigonderdelen analyseren. Vervolgens creëerden ze twee versies van het virtuele kaakbot. In beide snijden ze een half boemerangvormig bot door, het pre-articulaire bot genaamd, dat grenst aan maar zich uitstrekt over de IMJ. Vervolgens voegden ze zich in één simulatie bij de twee zijden van de IMJ met virtuele ligamenten die het kaakbot flexibel maakten. In een tweede versie van de simulatie voegde het team de twee delen van het pre-articulair virtueel weer samen met bot in plaats van ligamenten.
De simulaties van het team toonden aan dat wanneer de doorgesneden pre-articulaire spieren virtueel weer werden samengevoegd met ligamenten, spanningen niet effectief konden worden overgedragen van de ene kant van de IMJ naar de andere, zegt Fortner. In dat scenario werd de onderkaak te flexibel om grote bijtkrachten te genereren. Maar wanneer de stukken van het pre-articulaire bot weer werden samengevoegd met bot – vergelijkbaar met het intact laten van het bot – konden spanningen soepel en efficiënt van de ene kant van het gewricht naar de andere worden overgebracht.
De bevindingen van het team “zijn potentieel interessant”, zegt Witmer. “Het pre-articulaire bot is geen bijzonder groot bot, maar het kan een rol spelen bij de beet”, merkt hij op.
De T. rex onderkaak is een gecompliceerde opstelling van verschillende botten, maar “het pre-articulaire systeem lijkt het systeem aan elkaar te vergrendelen”, zegt Thomas Holtz, Jr., een paleontoloog van gewervelde dieren aan de Universiteit van Maryland in College Park die niet bij het onderzoek betrokken was. Deze simulaties laten zien “het levert een aantoonbaar voordeel op”.
In de toekomst zullen Fortner en zijn collega’s soortgelijke analyses uitvoeren voor de onderkaken van andere dinosauriërs in de T. rex afstamming om te zien hoe de arrangementen van de samenstellende botten, en met name de IMJ, in de loop van de tijd kunnen zijn geëvolueerd.
De resultaten van dergelijke onderzoeken kunnen best interessant zijn, zegt Holtz. Dinosaurussen bij de basis van de T. rex stamboom had kaakbeenderen die anders gevormd waren, en ze hadden geen botten om de IMJ te steunen, merkt hij op. Deze theropoden, of tweevoetige vleesetende dinosauriërs, hadden ook bladachtige tanden in plaats van de banaanvormige tanden van T. rex, dus ze hadden waarschijnlijk een heel andere manier van voeren. Bij die voorouders, merkt Holtz op, kan een flexibele IMJ hebben gediend als een “schokdemper” bij het kauwen of tijdens aanvallen op prooien.
