Ondanks tientallen jaren inspanning hebben wetenschappers nooit dinosaurus-DNA teruggevonden. Het meeste paleontologisch onderzoek richt zich nog steeds op het zoeken naar sporen van oorspronkelijk organisch materiaal in fossielen, maar DNA heeft de tand des tijds niet doorstaan. Veel van wat we over dinosauriërs weten, komt van gefossiliseerde botten en tanden. Deze duurzame resten blijven goed bewaard, maar bieden slechts beperkt inzicht in hoe deze dieren werkelijk leefden. Zachte weefsels daarentegen kunnen veel meer onthullen. Deze zeldzame gefossiliseerde materialen omvatten spieren en ligamenten, pigmenten of zelfs huid (zoals schubben of veren). Ze geven belangrijke aanwijzingen over uiterlijk, beweging en gedrag.

Een ander type zacht weefsel dat soms in botten bewaard blijft, zijn bloedvaten. Mijn onderzoeksteam en ik identificeerden bewaarde bloedvaten in een Tyrannosaurus rex-fossiel, en onze bevindingen werden onlangs gepubliceerd in Scientific Reports. Als bachelorstudent natuurkunde aan de University of Regina sloot ik me aan bij een onderzoeksgroep die deeltjesversnellers gebruikte om fossielen te bestuderen. In die tijd gebruikte ik geavanceerde 3D-beeldvormingstechnieken om een T. rex-bot te onderzoeken en merkte ik structuren op die op bloedvaten leken. Bijna zes jaar later ben ik nu bezig met mijn promotieonderzoek, waarbij ik natuurkundige methoden blijf toepassen om de analyse van fossielen te verbeteren.

De bewaarde vaten kwamen van een buitengewoon exemplaar dat bekend staat als Scotty. Gehuisvest in het Royal Saskatchewan Museum in Canada, is Scotty de grootste T. rex die ooit is ontdekt en een van de meest complete. Bewijs suggereert dat Scotty ongeveer 66 miljoen jaar geleden een moeilijk leven leidde. Veel van zijn botten vertonen tekenen van letsel, mogelijk door gevechten met een andere dinosaurus of door ziekte. Eén rib steekt eruit, met een grote breuk die slechts gedeeltelijk was genezen. Wanneer botten beschadigd raken, verhoogt het lichaam de bloedvatactiviteit in het getroffen gebied om genezing te ondersteunen. De structuren die we in Scotty's rib observeerden, lijken deel uit te maken van dat proces, en vormen een dicht netwerk van gemineraliseerde vaten die we reconstrueerden met behulp van 3D-modellen.

Geavanceerde beeldvorming onthult verborgen structuren - Het bestuderen van de binnenkant van fossiele botten brengt twee grote uitdagingen met zich mee. Ten eerste moeten onderzoekers naar binnen kijken zonder het exemplaar te beschadigen. Ten tweede zijn gefossiliseerde botten extreem dicht omdat mineralen in de loop van miljoenen jaren het oorspronkelijke organische materiaal hebben vervangen. We overwogen aanvankelijk een computertomografie (CT)-scan, vergelijkbaar met die in de geneeskunde. Hoewel deze methode niet-destructief is, kunnen standaard CT-scanners de dichte structuur van grote fossielen niet doordringen. In plaats daarvan schakelden we over op synchrotronlicht, een krachtige vorm van hoogintensieve röntgenstraling die wordt geproduceerd in gespecialiseerde deeltjesversnellers. Deze techniek stelde ons in staat om kleine interne kenmerken zoals bloedvaten met opmerkelijke helderheid te visualiseren. Synchrotronbeeldvorming maakte het ook mogelijk om de chemische samenstelling van de structuren te analyseren. De vaten waren bewaard gebleven als ijzerrijke gemineraliseerde afgietsels, wat een veelvoorkomend fossilisatieproces is. Interessant genoeg verschenen ze in twee verschillende lagen, wat een complexe omgevingsgeschiedenis weerspiegelt die bijdroeg aan hun conservering.

Wat bloedvaten onthullen over het leven van dinosauriërs - De gedeeltelijk genezen breuk in Scotty's rib biedt een zeldzame kans om te bestuderen hoe een T. rex herstelde van een verwonding. Door de bewaarde bloedvaten te onderzoeken, kunnen onderzoekers inzicht krijgen in genezingsprocessen en overlevingsstrategieën bij grote roofzuchtige dinosauriërs. Dit werk kan ook een basis bieden voor vergelijking met andere dinosaurussoorten en met moderne dieren zoals vogels, die nauw verwant zijn aan dinosauriërs. De bevindingen kunnen ook toekomstige fossielontdekkingen sturen. Botten die tekenen van letsel of ziekte vertonen, hebben mogelijk meer kans om bloedvaten of andere zachte weefsels te bewaren, wat wetenschappers helpt bij het selecteren van veelbelovende exemplaren. Met de combinatie van natuurkunde, paleontologie en geavanceerde beeldvormingstechnologieën beginnen onderzoekers details over de biologie van dinosauriërs te onthullen die ooit ondenkbaar waren.