New pterosaur material from the Araripe Basin

LIEFDE IN TIJDEN VAN AHANGUERA
 

In het verleden waren paleontologen wetenschappers met veel fantasie, die steeds wel nieuwe functies bedachten voor opvallende lichaamskenmerken – ook structuren genoemd – van dikwijls één enkel fossiel. Moderne paleontologen zijn echter meer voorzichtig met verklaringen en durven pas een stelling aan te nemen na vergelijking van verschillende alternatieve hypothesen. Dit wordt bemoeilijkt door de beperkte hoeveelheid fossielen, en verschillende opties blijven daardoor vaak mogelijk. Zo is ook de exacte functie van de vaak voorkomende kam op het hoofd van pterosaurussen nog steeds onduidelijk (figuur 1, bijlage). In deze thesis hebben we sterke indicaties gevonden dat dergelijke kammen ontstaan door seksuele selectie, waardoor hun functie vergelijkbaar was met deze van de veren van paradijsvogels – namelijk het verleiden van vrouwtjes.

Evolutie
Hoewel het oorspronkelijke doel van deze thesis eruit bestond om te bestuderen of we via  een mathematisch model voor de vorm van een schedel erin zouden slagen om de verschillende soorten te herkennen, bleek deze analyse ook een evolutionair signaal te onthullen (figuur 2, bijlage). Zo bleek de schedel van vorm te veranderen, en dit lineair in de tijd. Laat dit nu net zijn wat men verwacht bij evolutie, sterker nog: dit resultaat wijst erop dat deze vormverandering in een specifieke richting gebeurde hetgeen kenmerkend is voor selectie. Een grondige analyse van de resultaten toonde aan dat de algemene vorm van de schedel doorheen de tijd relatief constant bleef, maar dat de grote veranderingen gebeurden aan de kam, de opvallende structuur boven op de schedel waarvan de functie onbekend is. Concreet verschoof, doorheen de tijd, de kam van achteraan op het hoofd naar vooraan op de snuit, en werd hij tevens groter. Een directionele verandering van zo'n uitzonderlijke structuur schreeuwt 'evolutie' en gaat gepaard met sterke onderliggende selectieprocessen. Dit was misschien de sleutel tot ophelderen van het enigma van de functie van deze kammen.

Natuurlijke of seksuele selectie?
Twee mogelijke groepen van functies werden in het verleden voorgesteld voor de kam. Een eerste groep heeft te maken met het overleven van het individu. Dergelijke functies zijn onderhevig aan klassieke natuurlijke selectie, waarbij enkel de meest succesvolle ontwerpen blijven bestaan en de andere verdwijnen. Voorbeelden van functies gerelateerd aan natuurlijke selectie zijn temperatuurregeling, sturing en gebruik van de kam als roer tijdens het vissen, waarbij de onderkaak door het water zou worden gesleept. Een tweede groep functies zorgen niet noodzakelijk voor een betere overleving maar gaan eerder gepaard met een hoger succes van voortplanting. Dit zijn de 'sexy' eigenschappen of structuren die onderhevig zijn aan wat men seksuele selectie noemt. Bij hedendaagse dieren kan men met behulp van slim ontworpen experimenten onderzoeken welke evolutionaire drijfveer aan het werk is. Wanneer men met fossielen werkt, is dit echter niet zo vanzelfsprekend.

Er zijn gelukkig enkele eigenschappen die, indien aanwezig, wijzen op een van de twee vormen van selectie. Zo verwacht men dat een structuur die essentieel is voor het overleven van een dier ook aanwezig is in niet-volwassen specimens. Bij Anhanguere piscator valt op dat de kam van dit fossiel opmerkelijk kleiner is dan deze van andere fossielen. Een gespecialiseerd onderzoek toont aan dat dit dier waarschijnlijk een tiener was. Een kam die relatief klein is zal relatief weinig bijdragen aan de overlevingskansen. Zo'n kleine kam zal ook weinig bijdragen aan het voortplantingssucces, tenzij deze plots groot wordt in de volwassen, en dus seksueel actieve, individuen. Als we kijken naar de volwassen pterosaurussen zien we inderdaad dat deze wel grote kammen hebben. De afwezigheid van prominente kammen bij jonge dieren in combinatie met de aanwezigheid van deze kammen in volwassen dieren doet vermoeden dat deze kam een 'sexy' kam is, die eerder dient om te versieren dan te overleven.

Een tweede eigenschap van 'sexy' structuren is dat deze vaak komen met een kost. Met kost wordt bedoeld dat deze structuur de overlevingskansen verkleint. Dit zogenaamde Zahavi-principe lijkt op het eerste zicht tegenstrijdig met de theorie van Darwin, maar is toch niet onlogisch. Zowel Zahavi als Darwin vertrekken met het idee dat vrouwtjes  sterke mannetjes verkiezen. Zahavi redeneert verder dat enkel de sterkste mannetjes zich kunnen permitteren om op te scheppen zonder fatale gevolgen. Een mannelijke pterosaurus met een prachtige, grote maar ook zware kam die niet in staat is om weg te vliegen als er een Spinosaurus aankomt, zal niet lang overleven. Een mannetje dat echter in staat is om met een dergelijke kam weg te vliegen, zal zeker een sterk mannetje zijn. De kammen van pterosaurussen zijn inderdaad vaak grote structuren die onhandig overkomen. Complexe wiskundige modellen en testen in windtunnels bevestigen dat deze structuren niet aerodynamisch zijn en het vliegen bemoeilijken. Ook deze eigenschap wijst dus eerder richting seksuele selectie.

Een laatste eigenschap die vaak geassocieerd wordt met seksuele selectie is het voorkomen van seksueel dimorfisme, waarin het mannetje er anders uitziet als het vrouwtje. Hier zijn er echter geen concrete bewijzen van. Dit kan zijn doordat er slechts weinig individuen per soort zijn gevonden maar ook door de afwezigheid van seksueel dimorfisme. Dit laatste is echter geen probleem voor seksuele selectie want in het geval dat zowel vrouwtjes als mannetjes selecteren voor grotere kammen krijgen we een soort die niet seksueel dimorf is.

De klassieke testen lijken te bevestigen dat deze kammen 'sexy' structuren zijn. Eerder onderzoek toonde al aan dat de bovenvermelde alternatieven zoals temperatuurregeling, sturing en het gebruik als roer weinig waarschijnlijk zijn. Als paleontoloog moet men tenslotte ook niet steeds vastzitten in het verleden. Een snelle kijk in het huidige leven toont aan dat vreemde structuren, zeker op het hoofd, vaak te maken hebben met seksuele rituelen gaande van versiering tot vechten. Een analoge functie binnen de pterosaurussen lijkt dan ook niet geheel onlogisch.

Epiloog
Hoewel we slechts indirecte aanwijzingen vonden voor seksueel dimorfisme, voorspelden we in deze thesis dat toekomstig onderzoek dit mogelijk zou ontdekken. Ondertussen is er een nieuwe, waarschijnlijk seksueel dimorfe voorloper van de Ornithocheiridae gevonden. Dit is niet enkel consistent met de voorspellingen in deze thesis; sterker nog, het is een extra argument voor seksuele selectie.