UIMARIT JA LENTAJAT
KUINKA KÄSITYKSET OVAT MUUTTUNEET
Ennen vuotta 2014 oli käsillä vain palasia Spinosauruksen hännästä, ja sen ajateltiin olevan muiden teropodihäntien lailla jäykkä. Kun lisää fossiileja löytyi, käsitys lajin liikkumisestakin muuttui, ja sitä alettiin pitää maaeläjän sijaan aluksi rannikkokahlaajana ja sitten taitavana uimarina.
Ensimmäiset Spinosaurus-fossiilit löydettiin Egyptistä 1910-luvulla, mutta ne tuhoutuivat toisen maailmansodan aikaisissa pommituksissa Saksassa. Säilyneet kenttämuistiinpanot, luonnokset ja alkuperäisfossiilien valokuvat sekä muutamat myöhemmin 1900-luvulla löydetyt yksittäiset luut ja hampaat kuitenkin viittasivat siihen, että salaperäinen purjeselkäinen olento eli tavalla tai toisella vedessä. Spinosauruksella eli okaliskolla oli kartiomaiset hampaat, jotka sopivat hyvin vaikkapa kalojen nappaamiseen, joten paleontologit otaksuivat sen ehkä vaanineen matalikoilla ja napsineen kaloja vedestä haikaroiden tai karhujen tapaan. Siksi Ibrahim kollegoineen herätti suurta huomiota vuonna 2014 kuvaillessaan uuden Marokosta löydetyn vaillinaisen luurangon ja esittäessään sen pohjalta, että okalisko vietti suuren osan ajastaan uiden ja ruokaillen vedessä.
Löytääkseen tukea väitteelleen Ibrahimin ryhmä palasi tuolle kuivalle löytöpaikalle vuonna 2018 National Geographic Societyn tuella toivoen löytävänsä lisää eläimen jäännöksiä. Kaivaminen oli ankara urakka. Useampi
ryhmän jäsen joutui uupumuksen vuoksi sairaalaan palattuaan kotiin. He alkoivat kuitenkin löytää Spinosauruksen häntänikamia joskus vain minuuttien ja senttimetrien välein. Kaivajat olivat niin innoissaan löytöpaljoudesta, että he alkoivat hakata kivivasaroitaan kuin rumpuja ja puhkesivat laulamaan.
Maasta paljastunut noin viisi metriä pitkä melamainen uloke julkistettiin aiemmin tänä vuonna Nature-tiedejulkaisussa, ja se on äärimmäisin suurelta petodinosaurukselta koskaan löydetty vesielämään liittyvä sopeutuma. ”Tästä tulee afrikkalaisen paleontologian symboli ja ikoni”, sanoo Ibrahim. PINOSAURUKSEN TARINA aavikoineen ja historiallisine koukeroineen on kuin suoraan elokuvasta, mutta fossiilihännän jatkotutkimukset ovat tuoneet esiin sen, kuinka erilaista nykyaikainen hirmuliskotutkimus voi olla.
Osana työtään Ibrahim matkusti Harvardin yliopistoon biologi George Lauderin laboratorioon. Lauder ei ole paleontologi, mutta hän on erikoistunut tutkimaan vesieläinten liikkumista vedessä ja selvittelemään niiden uimatapoja suurnopeuskameroiden ja robottien avulla. Okaliskon testaamiseksi hän kiinnittää oranssista muovista leikatun, 20-senttisen hirmuliskonhännän metallitankoon, joka on kiinnitetty tuhansien eurojen hintaiseen voima-anturiin – joka on osa katosta roikkuvaa ”robottiheilutinta”.
Virtaavan veden alle vajottuaan häntä herää henkiin ja alkaa kääntyillä edestakaisin. Se lähettää samalla dataa läheisiin tietokoneisiin. Harvardin paleobiologin Stephanie Piercen ja Lauderin saamat tulokset osoittavat, että okaliskon häntä pystyi tuottamaan vedessä yli kahdeksankertaisen työntövoiman maalla liikkuneiden sukulaislajien häntiin verrattuna. Tyrannosaurus rexiä pidempi peto näyttäisi uiskennelleen joissa kuin krokotiili.
Tällaiset poikkitieteelliset laboratoriokokeet ovat nyt dinosaurustutkimuksen ytimessä. Modernien tietokoneiden avulla voidaan käsitellä valtavia luurangonpiirteiden datasarjoja ja rakentaa dinosaurusten sukupuita. Tulostuspaperia ohuempien luuviipaleiden tarkastelu paljastaa dinosaurusten kasvupyrähdysten keston ja ajankohdan. Ilmastonmuutoksen ennustamiseen käytettävien mallien avulla paleontologit voivat vaikka singota
S
asteroidin 66 miljoonan vuoden takaista maapalloa kohti ja seurata dinosaurusten elinympäristöjen kutistumista sitä seuraavassa tuhotalvessa.
Harva teknologia on muuttanut hirmuliskokäsityksiämme yhtä perusteellisesti kuin lääketieteellinen tietokonetomografia (TT), joka kuuluu nyt paleotutkijoiden vakiotyökaluihin. ”Olemme pystyneet vetämään kaikki sukupuuttoon kuolleiden luut tietokoneelle ja tekemään niille kaikenlaista”, sanoo Ohion yliopiston paleontologi Lawrence Witmer. ”Voimme rekonstruoida puuttuvia palasia … ja tehdä törmäystestejä ja simulaatioita selvittääksemme näiden eläinten todellista toimintaa.”
Kuvantamisen ansiosta ei tarvitse pohtia sitä, pitäisikö fossiilin pehmytkudosjäännökset uhrata, jotta päästään käsiksi luihin. Dinosaurusten ihonjäänteitä on hajotettu riittämiin preparoinnin aikana, mutta nyt luu voidaan irrottaa kivestä virtuaalisesti. ”Sitä alkaa miettiä, mitä kaikkea meiltä on jäänyt huomaamatta ja mitä kaikkea olemme tuhonneet”, sanoo Portsmouthin yliopiston paleotaiteilija Mark Witton.
Witmer osoitti hiljattain TT-kuvausten avulla, että merkittäville dinosaurusryhmille kehittyi kallon sisälle erityisiä ilmastointijärjestelmiä, jotka estivät niiden aivoja ylikuumenemasta. Panssarihirmuliskot, kuten ankylosaureihin kuuluva Euoplocephalus, hyödynsivät nenätiehyeitään, jotka kehittyivät kierrepilliä muistuttaviksi jäähdytyskanaviksi ja viilensivät aivoihin virtaavaa verta. T. rexin kaltaiset suuret petodinosaurukset taas poistivat liikaa lämpöä suurilla kuono-onteloillaan. Hirmuliskot aukoivat suutaan kuin seppä palkeitaan ja liikuttivat ilmaa onteloihin ja niistä ulos, jolloin kosteus ja lämpö haihtuivat kuin hiki iholta.
Tomografia voi antaa käsityksen siitäkin, kuinka hirmuliskot liikkuivat ja muuttuivat kasvaessaan. Etelä-Floridan yliopiston Ryan Carney rakensi alligaattoreista ja linnuista tehtyjen röntgenvideoiden ja tietokoneanimaatioiden avulla 3D-malleja, jotka paljastivat vuonna 2016 sen, että höyhenpeitteinen Archaeopteryx pystyi räpyttämään siipiään sen verran että onnistui lentämään omin voimin. Ymmärtääkseen patagonialaisen Mussaurus-kasvinsyöjän varttumista argentiinalainen Alejandro Otero kokosi dinosauruksen luita tietokoneella simuloidakseen eläimen asentoja eri ikävuosina. Vastakuoriutunut Mussaurus liikkui ihmisvauvojen tapaan nelinkontin ja oppi myöhemmin kävelemään pystymmässä kahdella takajalallaan.
Mitä syvällisemmin paleontologit pääsevät tutkimaan kutakin uutta luunkappaletta, sitä enemmän arvokkaita yksityiskohtia he löytävät. Siksi heidän on pitänyt kehittää huomattavasti tehokkaampia ja suurempia välineitä.
RANSKASSA Grenoblen kaupungin luoteiskulmassa kolmionmuotoisella maakaistaleella kahden joen kohtauspaikassa sumusta erottuu ympärysmitaltaan yli 800 metrin mittainen kehä. Tuo aavemainen rakennelma on Euroopan synkrotronisäteilytutkimuslaitos (ESRF), josta on viime vuosina tullut paleontologien mekka laitoksen henkilökuntaan kuuluvan Paul Tafforeaun ansiosta.
ESRF on hiukkaskiihdytin, joka sinkoaa elektroneja lähes valonnopeuteen. Kun elektronisäde kiertää kehää, radan varren magneetit taivuttavat hiukkasvirtaa, ja tämä häiriö saa hiukkaset luovuttamaan erittäin voimakasta röntgensäteilyä, jonka avulla tutkitaan usein
Luufossiileista paljastuu yksityiskohtia, joiden halkaisija saattaa olla alle sadasosa ihmisen punasolun läpimitasta.
uusia materiaaleja ja lääkkeitä. Tafforeau on erikoistunut tutkimaan röntgensäteillä fossiileja, joista tavanomaiset TT-kuvantamislaitteet eivät onnistu saamaan tolkkua, ja vieläpä paljon paremmalla erottelukyvyllä.
Kun kiertelemme kiihdyttimen teräsbetonisissa sisuksissa, kysyn Tafforeaulta, minkälaiseen tarkkuuteen laite parhaimmillaan kykenee. Hän näyttää vitriiniä, jonka sisällä on 3D-tulosteita hänen tutkimistaan fossiileista. Joitakin niistä skannattiin niin tarkkaan, että esiin saatiin ihmisen punasolun kokoiset yksityiskohdat, ja oikeissa oloissa näkyviin saattaa tulla kohteita, jotka ovat halkaisijaltaan alle sadasosan siitä. Moinen teho vastaa jalkapallostadionin kokoista suurennuslasia.
Suuren tehon mukana tulee kuitenkin myös suuri vastuu. ”Useimmat fossiilikuvantamisessa käytettävät säteet tappaisivat ihmisen muutamassa sekunnissa”, hän sanoo.
ESRF:n teho on saanut ihmeitä aikaan Uppsalan yliopiston Dennis Voetenille, joka viipaloi sillä Archaeopteryx-fossiileja ja tutki luiden poikkileikkauksia pilkuntarkasti. Koska luiden täytyy kestää lentämisen rasituksia, niiden geometria voi kertoa eläimen lentotyylistä. Vaikka Archaeopteryxin anatomialla ei lennettykään aivan lintumaisesti räpytellen, siipiluut muistuttavat poikkileikkauksiltaan läheisesti nykyisten fasaanien siipiluita, ja fasaanithan lentävät lyhyitä pyrähdyksiä. Se on selkeä vihje siitä, kuinka 150 miljoonan vuoden takainen olento – osuva tuokiokuva hirmuliskojen kehittymisestä linnuiksi – liikkui jurakautisilla saariketjuilla, joilla se saattoi aikoinaan elellä.
Eteläafrikkalaisen Witwatersrandin yliopiston Kimi Chapelle on tutkinut laitoksen avulla maailman vanhimpia tunnettuja hirmuliskonmunia, jotka ovat peräisin Etelä-Afrikassa eläneistä Massospondylus-kasvinsyöjistä. Röntgensäteiden avulla hän pystyi rekonstruoimaan niiden sisällä olleiden alkioiden kallot ja jopa niiden pikkuruiset hampaat, jotka joko irtosivat tai liukenivat ennen kuoriutumista. Nykyisten gekkojen alkioilla on samankaltaiset esihampaat, vaikka gekkojen ja hirmuliskojen viimeiset yhteiset esimuodot elivätkin yli 250 miljoonaa vuotta sitten. Osin gekkojen pohjalta Chapelle päätteli, että Massospondyluksen alkiot olivat kehittyneet noin 60-prosenttisesti ennen ennenaikaista kuolemaansa yli 200 miljoonaa vuotta sitten. ”Tuo havainto tekee niistä paljon todellisempia”, hän sanoo.
PEKINGIN selkärankaispaleontologian ja paleoantropologian instituutti (IVPP) toivottaa joka kevät tervetulleeksi oman elämän katoavaisuuden symbolinsa, kun kirsikan- ja luumunkukkien verho levittäytyy Kiinan pääkaupunkiin. Instituutin tutkijan Jingmai O’Connorin mielestä näkymä on perin viehättävä: muinaisten kalojen, hirmuliskojen ja sapelihammastiikereiden muotoon veistetyt gargoilit tuijottavat päärakennuksesta kikattavien koululaisten laumoja.
Maanviljelijät, tutkijat ja fossiilinetsijät ovat 1990-luvulta lähtien tuoneet sinne koilliskiinalaisesta Liaoningin maakunnasta sadoittain fossiileja, jotka ovat kääntäneet käsityksemme hirmuliskojen ulkonäöstä ja käyttäytymisestä päälaelleen. Monissa näkyy jälkiä höyhenistä, mikä vahvistaa höyhenyksen kehittyneen jo ennen kuin hirmuliskot nousivat siivilleen. Joistakin fossiileista käy ilmi se, että muutkin dinosaurukset kuin vain lintujen lähimmät esimuodot yrittivät uhmata painovoimaa.
Harva hirmulisko heijastaa tätä jatkuvasti muuttuvaa kuvaa paremmin kuin heikosti tunnettu jurakautisten dinosaurusten ryhmä nimeltä scansoriopterygidit. Jotkut tutkijat arvelivat aiemmin näiden variksen kokoisten eläinten käyttäneen kymmensenttisiä sormiaan ötököiden naposteluun nykyisten ai-aiden tapaan, mutta vuonna 2015 IVPP-tutkijat paljastivat ryhmän omituisen jäsenen, joka osoittautui lentokyvyn synnyn kadonneeksi umpikujaksi. Kaikista muista löydetyistä hirmuliskoista poiketen Yi qillä oli lepakkomaiset kalvosiivet, joita se kannatteli pitkillä uloimmilla sormilla ja luumaisilla rannekannuksilla. ”Niin siinä kävi, että yksi erittäin merkittävä näyte … oikeastaan mullisti kaikki käsityksemme”, O’Connor sanoo.
Kiinasta ja muista yhtä merkittävistä paikoista eri puolilta maailmaa löydetyissä fossiileissa
on säilynyt kaikenlaisten kudosten jäänteitä. Vuonna 2014 tutkijat julistivat löytäneensä Länsi-Kanadasta hadrosauruksiin kuuluvan Edmontosaurus regaliksen, jolla oli päässään kukkomainen, muumioituneen lihan muodostama heltta. Tällaisen rakenteen olemassaolosta ei tiedetty mitään, vaikka laji oli tunnettu jo lähes vuosisadan. Dinosaurusten luiden perusteella oli havaittu niiden käyttäneen ylikokoisia ruumiinosiaan nykyisten eläinten lailla kumppaneiden viettelyyn ja sosiaaliseen kiipimiseen tai lajikumppaneiden tunnistamiseen.
Edmontosaurus ja muut pehmytkudoksia sisältäneet dinosaurukset antoivat paleontologeille vihjeitä näiden esitysten todellisesta loistosta.
Muutamassa tapauksessa tutkijat pystyvät päättelemään jotain jopa eläinten alkuperäisestä kemiasta. Vuonna 2008 tutkijat saivat nykyisin Bristolin yliopistossa työskentelevän paleontologi Jakob Vintherin johdolla selville, että melaniinin täyttämät ihonalaispussit nimeltä melanosomit saattoivat fossiloitua. Löytö avasi tien siihen asti mahdottomana pidetylle alueelle: hirmuliskojen ihon ja höyhenten värin
selvittämiselle niiden melanosomien muodon, koon ja järjestyksen perusteella.
Näihin rekonstruointeihin pitää kuitenkin suhtautua tietyin varauksin: elävillä eläimillä on muitakin pigmenttejä kuin melaniinia, ja todennäköisesti niin oli joillakin hirmuliskoillakin. Siitä huolimatta tuoreet havainnot ovat olleet häikäiseviä. Nykyisen Kiinan alueella elänyt höyhenpeitteinen dinosaurus Anchiornis kantoi punaista harjaa; varhaisella sarvinaamalla Psittacosauruksella oli punaruskea iho, joka toimi eräänlaisena suojavärin varhaismuotona. Kansainvälinen tutkijaryhmä raportoi vuonna 2018, että samoilla alueilla Yi qin kanssa eläneen Caihongin höyhenet hohtivat aikoinaan kaikissa sateenkaaren väreissä.
Muutkin elämän molekyylit saattavat kestää hyvin pitkän aikaa. 2000-luvun alkuvuosina Pohjois-Carolinan osavaltionyliopiston paleontologi Mary Schweitzer herätti huomiota löytämällä säilyneitä soluja, verisuonia ja ehkä proteiinijäänteitä T. rexistä ja joukosta muita dinosaurusfossiileja. Aina siitä lähtien Schweitzer ja kasvava joukko tutkijoita ovat ihmetelleet, kuinka tuollaiset aineet voivat säilyä – ja mitä voisimme saada niistä selville.
Yalen yliopiston tohtorikoulutettava Jasmina Wiemann näyttää laboratoriossaan Connecticutissa, kuinka hän jauhaa pienen Allosaurus-luun palasen analysoitavaksi. Hän siirtää pölyn putkeen ja pyytää minua kaatamaan päälle happoa, joka sihisee ja muuttuu tummanruskeaksi. Näin syntyvässä liemessä näkyy mikroskoopin alla sienimäisiä, mahonginruskeita klönttejä ja niissä mustia kiemuroita. En voi uskoa silmiäni. Ruskea töhnä oli aikoinaan proteiinipitoista kudosta, mutta entäpä kiemurat? Ne ovat yli 145 miljoonaa vuotta sitten jurakaudella eläneen kymmenmetrisen pedon luusolujen ääriviivoja. Miljoonien vuosien kuluessa lämpö ja paine muuttavat usein näitä mikroskooppisia rakenteita kemiallisten reaktioiden kautta. Vaikka aineiden muoto muuttuukin, ne sisältävät korvaamattoman arvokkaita vihjeitä hirmuliskojen käyttäytymisestä. Wiemann osoitti tutkimuksessa vuonna 2018, että kun tiettyjä hirmuliskonmunien kuoria ammutaan laserilla, takaisin siroava valo paljastaa hajonneen protoporfyriinin ja biliverdiinin eli yhdisteet, jotka tuottavat nykyisten linnunmunien värit ja täplät.
Tällaisten analyysien perusteella Velociraptorin sukulaislajin Deinonychuksen kalkkeutuneet munat olivat sinertäviä, ja koska samanvärisiä
Viiriäisalkion eturaaja näyttää mikroskooppikuvassa aivan petodinosauruksen käsivarrelta aina lihaksia ja rustoa myöten.
munia tuottavat nykylinnut pesivät avopesiin, myös kyseisen dinosauruksen voi olettaa kasvattaneen poikasiaan sellaisissa. Tänä vuonna julkaistun tutkimuksen mukaan Mongoliasta löytyneiden fossiloituneiden Protoceratops-alkioiden ja patagonialaisten Mussaurus-alkioiden ympärillä taas oli nahkamainen kuori. Havainto viittaa siihen, että nämä hirmuliskot hautasivat pesänsä kuten nykyiset merikilpikonnat ja että niiden munatkin olivat pehmeitä kuin kilpikonnien. Tämä tuo uuden käänteen dinosaurusten evoluutiotarinaan, koska siitä päätellen kovilla munankuorilla – jollaisia esiintyy kaikkialla Dinosauria-ylälahkossa – ei kenties olekaan yhtenäistä alkuperää. Sen sijaan sama piirre kehittyikin ainakin kolmeen otteeseen.
ENNEN KAIKKEA tieteen edistyminen tuo esiin sen, että dinosaurukset eivät olleet yhdestä puusta veistettyjä kiusanhenkiä, jollaisina ne populaarikulttuurissa joskus esitetään. Ne kosiskelivat toisiaan monimutkaisilla esityksillä ja kiistelivät sosiaalisesta asemasta. Ne kärsivät luunmurtumista ja tulehduksista. Ne napsivat ötököitä ja natustivat saniaisia. Niiden päivät olivat yhtä puuhakkaita ja vaihtelevia, kiihkeitä ja kaoottisia kuin ikkunoidemme takana elävien lintujen. Kaikkein isoin ja ilkeinkin T. rex otti silloin tällöin nokoset.
Tajuan tämän, kun kävelen Yalen yliopiston apulaisprofessorin Bhart-Anjan Bhullarin laboratoriossa. Hän työskentelee kyllä geologian laitoksella mutta on suorittanut elämänsä aikana vain kolme geologian kurssia. Hän tutkii elävien eläinlajien fossiileja ja alkioita selvittääkseen sitä, kuinka hirmuliskoista kehittyi lintuja.
Jos joku ylipäänsä pystyisi virittämään lintua geneettisesti ja luomaan tipusauruksen, Bhullar olisi todennäköisin onnistuja. Yhdessä tutkimuksessaan vuonna 2012 hän havaitsi, että lintujen kallot ovat kehitysmielessä samankaltaisia kuin muinaisten nuorten hirmuliskojen: nuorten dinosaurusten kalloissa oli ohuemmat luut, ja ne olivat taipuisammat, ja linnut hyödynsivät näitä ominaisuuksia nokan kasvattamiseen. Jotkin vanhat työkalut jäivät yhä käyttöön. Bhullar on myös osoittanut, että nokan molekyylireittien estäminen voi tuottaa kanan alkioille Archaeopteryxista muistuttavan kuonon.
Bhullar on löytänyt kaikkialta lintujen rakenteista osuvia merkkejä siitä, kuinka linnunalkiot ovat oman evoluutiohistoriansa summa. Hän näyttää mikroskooppikuvaa viiriäisalkion eturaajasta, joka muistuttaa raptorin eturaajaa aina pientä hirmuliskokättä myöten. ”Se on Deinonychus! Katsopa tuota!” Bhullar huudahtaa osoittaen ruutua. Tämä muinainen ominaisuus korvautuu tutummalla linnunsiivellä vasta lähempänä kuoriutumista. Pieni viiriäisenkynsi pyörii päässäni vielä pitkään Yalesta lähtöni jälkeenkin. Olen kirjoittanut vuosikausia sukupuuttoon kuolleista dinosauruksista ja oppinut vaarallisen hyvin ajattelemaan niistä imperfektissä. Ne ovat kuitenkin yhä keskuudessamme, kuin haamuina lintujälkeläistensä munien sisällä.
Menneen ja nykyisen yhteydet kirkastuvat Lontoossa, kun aikamme Dinosaur Islandilla lähenee loppuaan. Hirmuliskojen maailma loppui kertarysäyksellä, mutta Crystal Palacen dinosauruksilla on edessään hitaampi, hiipivä uhka. Veistokset on liitetty Britannian vaarantuneiden kulttuurikohteiden luetteloon, mutta huolenpidon puute on saanut ne halkeilemaan. Toukokuussa saaren Megalosauruksen naamasta irtosi palanen joko rapistumisen tai ilkivallan vuoksi. Konservointia suunnitellaan Friends of Crystal Palace Dinosaursin johdolla.
Kun uudistamisen tarvetta kerran näkyy kaikkialla ympärillämme, kysyn Maidmentiltä, minkälaisen Crystal Palace Parkin nykyiset tutkijat rakentaisivat. Hän vastaa tyylikkäästi, että täyttäisi sen linnuilla. ”Dinosaurukset ovat kaikkein monimuotoisimpia nykyisin eläviä maaselkärankaisia”, hän sanoo, kun lokkiparvi liitelee yllämme ja laskeutuu veteen. ”Ne eivät ole kadonneet minnekään.” ▢