CT-Scans zeigen detaillierte Einblicke in einen Dinosaurier-Schädel

Forscher haben die inneren Strukturen des fossilen Schädels eines 74 Millionen Jahre alten Tyrannosauriden namens Bisti Beast enthüllt. Es handelt sich um den am besten aufgelösten Scan eines fossilen Tyrannosauridenschädels, der bislang gemacht wurde. Die Scans entstanden unter Verwendung der Möglichkeiten des Los Alamos National Laboratory (LANL) zur Bildgebung mittels Neutronen und hochenergetischen Röntgenstrahlen. Die Ergebnisse stellen ein weiteres Teil für das Puzzle dar, das beschreibt, wie sich die knochenzermalmenden Spitzenprädatoren im Verlauf von Millionen Jahren entwickelten.

„Normalerweise betrachten wir am LANL eine Vielzahl an dicken, dichten Objekten für Verteidigungsprogramme, aber das New Mexico Museum of Natural History and Science war am Scan eines sehr großen Fossils interessiert, um zu erfahren, was sich darin befindet“, sagte Ron Nelson von der Physikabteilung des LANL. Nelson war Mitglied eines Teams, zu dem Forscher des Los Alamos National Laboratory, des Museums, der University of New Mexico und der University of Edinburgh gehörten. „Es stellte sich heraus, dass hochenergetische Neutronen eine interessante und einzigartige Möglichkeit sind, um ein Objekt dieser Größe abzubilden.“

Die Ergebnisse halfen dem Team dabei, die Sinus- und Cranialstruktur des Schädels zu bestimmen. Erste Betrachtungen der computertomografischen Schnitte zeigten die Konservierung nicht ausgewachsener Zähne, des Gehirnraums, innere Strukturen in einigen Knochen, Sinusräume, die Bahnen einiger Nerven und Blutgefäße, sowie andere anatomische Strukturen.

Diese Bildgebungstechniken haben paläontologische Untersuchungen während des letzten Jahrzehnts revolutioniert und Paläontologen erlaubt, grundlegende Einblicke in die Anatomie, Entwicklung und Konservierung wichtiger Exemplare zu gewinnen. Die Teammitglieder werden ihre Ergebnisse über das Fossil Bistahieversor sealeyi am 23. August 2017 auf dem Jahrestreffen der Society of Vertebrate Paleontology in Calgary (Alberta, Kanada) vorstellen.

Der rund einen Meter große Schädel wurde im Jahr 1996 in der Bisti/De-Na-Zin Wilderness Area nahe Farmington (New Mexico) gefunden. Um in ihn hineinzublicken, kombinierte das LANL-Team Neutronen- und Röntgencomputertomografie. Auf diese Weise erhielten sie anatomische Informationen, die sonst nicht zugänglich wären, ohne eine Beschädigung des unersetzbaren Fossils zu riskieren. Das LANL ist einer von wenigen Orten auf der Welt, wo man beide Methoden an sehr kleinen bis sehr großen Proben durchführen kann.

Die Dicke des Schädels erforderte Röntgenstrahlen mit höherer Energie, als jene, die normalerweise ausreichen, um gut in das Fossil einzudringen. Der Microton-Elektronenbeschleuniger des LANL produzierte Röntgenstrahlen mit ausreichend hoher Energie.

Um einen anderen Anblick vom Inneren des Schädels zu erhalten, nutzte das Team außerdem eine neu entwickelte, hochenergetische Neutronenbildgebungstechnik mit Neutronen, die vom Protonenbeschleuniger am Los Alamos Neutron Science Center (LANSCE) erzeugt wurden. Die Neutronen interagieren im Gegensatz zu Röntgenstrahlen eher mit den Kernen als mit den Elektronen innerhalb des Schädels und haben daher eine andere Empfindlichkeit. Das lieferte ergänzende Informationen zu jenen, die mittels Röntgenstrahlen gesammelt wurden. Die Studie des Teams beleuchtet den Platz von Bisti Beast innerhalb des Stammbaums, der in Tyrannosaurus rex gipfelte.

„Die CT-Scans helfen uns herauszufinden, wie verschiedene Spezies innerhalb der Tyrannosaurier-Familie miteinander verwandt sind und wie sie sich entwickelten“, sagte Thomas Williamson, Kurator für Paläontologie am New Mexico Museum. „Der Bistahieversor repräsentiert den grundlegendsten Tyrannosaurier, der die großköpfigen und knochenzermalmenden Anpassungen und fast mit Sicherheit auch die kleinen Vorderarme besaß.

Er lebte neben Spezies, die näher mit Tyrannosaurus rex verwandt waren – dem größten und am weitesten entwickelten Tyrannosaurier, der vor 66 Millionen Jahren lebte. Bistahieversor lebte fast zehn Millionen Jahre vor Tyrannosaurus rex, aber er war ebenfalls ein überlebendes Mitglied einer Abstammungslinie, die viele der primitiven Merkmale aus einer noch früheren Zeit behielt, als die Tyrannosaurier ihren Übergang zum Zermalmen von Knochen durchlebten.“

Der Schädel von Bisti Beast ist das bislang größte Objekt, an dem vollständige, hochauflösende Neutronen- und Röntgen-CT-Scans im Labor durchgeführt wurden. Es waren Innovationen notwendig, sowohl um den gesamten Schädel abzubilden, als auch für die Erstellung der Bildrekonstruktion aus den resultieren großen Datensätzen.

Diese Arbeit verbessert den aktuellen Stand der Bildgebungsmöglichkeiten am LANL und erweist sich bereits als nützlich bei der Abbildung größerer Objekte, die mit der Mission des LANL bezüglich der nationalen Sicherheit in Zusammenhang stehen.

Quelle

(THK)