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Dinosaurier: Die Wahrheit über die T. rex-Familie

Die Familie des Superstars T. rex kennt zahlreiche Geheimnisse. Wieso wurden sie so groß? Hatten sie Federn? Und wozu dienten die kleinen Arme?
Modell eines T. rex im Park einer Großstadt

Ende des Jahrs 1905 hatten die Zeitungsredaktionen einen neuen Liebling gefunden: ein prähistorisches Monster, dessen Knochen in den Badlands von Montana ausgegraben wurden. Die "New York Times" schwärmte in ihrer Beschreibung des "Tyrannensauriers" vom "furchterregendsten Raubtier, von dem wir Zeugnis haben". Auch in den 100nbsp;Jahren seitdem hat der Tyrannosaurus rex nichts von seiner Faszination verloren – weder für Laien noch für Forscher.

Über zwölf Meter Körperlänge von Kopf bis Schwanz und ein Gebiss, das vor dolchgroßen Zähnen nur so starrte: kein Wunder, dass der 66 Millionen Jahre alte T. rex als ultimatives Beispiel eines urzeitlichen Räubers gilt. Und ebenso wenig muss der mediale Aufschrei erstaunen, den eine Veröffentlichung in diesem Jahr verursachte. Die Autoren hatten darin wieder einmal die Frage aufgeworfen, ob T. rex seine Beute überhaupt selbst erlegte oder sich doch lieber an den übrig gelassenen Mahlzeiten anderer gütlich tat [1].

Das trieb sogar einige Paläontologen auf die Palme. Das sei doch schon längst geklärt, entgegneten sie, es gebe ausreichend Belege dafür, dass der T. rex seine Beute niederringen und den Kadaver aufbrechen konnte. Schlimmer noch: Die Pseudodiskussion lasse andere – wichtigere – Fragen in den Hintergrund treten.

Wie zum Beispiel seine evolutionäre Herkunft. Sie ist nach wie vor ein Mysterium. Forscher setzen derzeit alles daran, zu klären, wie sich die Könige der Kreidezeit (145 Millionen bis 66 Millionen Jahre vor heute) aus winzigen Dinosauriern des Jura (201 Millionen bis 105 Millionen Jahre vor heute) entwickeln konnten. Heiß umstritten ist außerdem, wie man sich einen jugendlichen T. rex vorzustellen hat. Wurden vielleicht die Fossilien junger Tyrannosaurier jahrzehntelang als Angehörige einer anderen Art falsch klassifiziert?

Selbst grundlegende Fragen über sein Äußeres sind noch offen: Einige Wissenschaftler sind der Ansicht, dass T. rex von einem Flaum aus Federn bedeckt war, andere sehen ihn im Schuppenkleid. Und dann die quälende Frage, warum er trotz seines massigen Kopfs und seiner muskulösen Beine nur so derart spindeldürre Arme hatte.

Zum Glück hat die Wissenschaft inzwischen genug Material, um nach Antworten zu suchen. "Wir haben eine Menge T.-rex-Fossilien", erklärt der Paläontologe Stephen Brusatte von der University of Edinburgh. "Es kommt selten vor, dass man so viele Exemplare einer Dinosaurierart hat. Damit können wir tatsächlich diese Fragen angehen – wie er gewachsen ist, was er gegessen hat oder wie er sich bewegte. Bei anderen Dinosauriern können wir das nicht."

Im Folgenden geht "Nature" der Frage nach, wie Paläontologen dem wahrscheinlich populärsten aller Dinos seine letzten Geheimnisse entlocken wollen.

Von welchen Arten stammten die Tyrannosauridae ab?

In den ersten Jahrzehnten nachdem Henry Fairfield Osborn den T. rex benannt und beschrieben hatte, galt der Dinosaurier als Höhepunkt einer Entwicklungstendenz zu immer größeren Raubtieren. Dieser Anschauung nach stammte T. rex von Allosaurus ab, einem neun Meter langen Raubsaurier, der über 80 Millionen Jahre früher gelebt hatte und mit anderen groß gewachsenen Fleischfressern zu den Carnosauriern gezählt wurde – im Wesentlichen eine "Mülleimerkategorie", in die alles eingeordnet wurde, was andernorts nicht passte. Als letzter und größter Vertreter dieser wilden Truppe soll T. rex auf den Plan getreten sein.

Schon bald aber legten Paläontologen die Axt an diesen Stammbaum. Mit Hilfe eines deutlich rigoroseren Analysewerkzeugs, der Kladistik, nahmen sie sich Anfang der 1990er Jahre die alten Verwandtschaftsverhältnisse zwischen den Dinosauriern vor. Dabei stellte sich heraus, dass T. rex seine evolutionären Wurzeln in einer Gruppe kleiner Kreaturen mit flaumigen Gefieder hatte, die im Schatten von Allosaurus und anderen Räubern des Jura ihr Auskommen suchten.

Mit der Zeit zeichnete sich ein Bild ab, demzufolge T. rex und seine nahen Verwandten – man bezeichnet sie als Tyrannosauridae – am äußersten Ast des breiteren Stammbuschs der Tyrannosauroidae standen. Diese Gruppe soll sich vor rund 165 Millionen Jahren herausgebildet haben. Zu ihren ältesten bekannten Mitgliedern zählt Stokesosaurus clevelandi, ein zweifüßiger Fleischfresser von zwei bis drei Meter Länge, der vor gut 150 Millionen Jahre lebte. Nur wenig ist über ihn bekannt, aber andere Tyrannosauroidae legen nahe, dass er einen länglichen, flachen Schädel und schmale Arme hatte. Die frühen Tyrannosauroidae waren kleine, bewegliche Jäger, aber auf Grund ihrer geringen Größe rangierten sie weit unten in der Hackordnung des Jura. "Das waren eher Schoßhündchen als Topprädatoren", sagt Brusatte.

Den Paläontologen stellt sich daher die Frage, wie T. rex aus so bescheidenen Anfängen an die Spitze der Nahrungskette in Nordamerika und Asien gelangen konnte. Doch leider fehlen ihnen dazu die entscheidenden Stellen der Geschichte. Es gibt nur vergleichsweise wenig fossilienreiche Gesteinsformationen aus der Zeit zwischen 145 Millionen und 90 Millionen Jahre vor heute, also aus der Phase, als sich der Aufstieg der Tyrannosaurier aller Wahrscheinlichkeit nach abspielte. Welche Lebensgemeinschaften zu dieser Zeit existierten, ist den Forschern daher nach wie vor ein Rätsel.

Möglicherweise waren es Veränderungen des Meeresspiegels oder des Klimas, die den Tyrannosauriern zu ihrer späteren Dominanz verhalfen, sagt Brusatte, räumt aber ein, dass solche Überlegungen größtenteils Spekulation sind. "Wir brauchen einfach mehr Fossilien aus dieser Fundlücke in der mittleren Kreidezeit, wenn wir hinter dieses Mysterium schauen wollen."

In den letzten Jahren vermeldeten Forscher erste Fortschritte: Einige Formationen in China enthalten Spuren aus dieser kritischen Zeitspanne. So beschrieb im Jahr 2009 ein Team um Peter Makovicky von Field Museum in Chicago einen langschnäuzigen Tyrannosaurier namens Xiongguanlong baimoensis, von dem ein zwischen 100 Millionen bis 125 Millionen Jahre altes Exemplar im Westen Chinas gefunden worden war [2]. Dieses Tier erreichte bereits eine Körperlänge von vier Metern – deutlich mehr also als seine jurassischen Vorgänger. Und im Jahr 2012 beschrieben Xu Xing vom Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie in Peking und Kollegen einen neun Meter langen Tyrannosaurus, den sie auf den Namen Yutyrannus huali tauften [3]. Er stammte aus einer ähnlichen Epoche.

Das furchterregendste Raubtier, von dem wir Zeugnis haben

Beide könnten sie genau in jener entscheidenden Phase gelebt haben, als sich Tyrannosaurier und Allosaurier ein Habitat teilten, aus dem sich Letztere dann langsam verabschiedeten. Bei Untersuchungen von Felsgestein im Norden Chinas sind Brusatte und Mitarbeiter auf den fünf bis sechs Meter langen Allosaurier Shaochilong maortuensis gestoßen, der vor zirka 90 Millionen Jahren lebte [4]. "Es sieht also so aus, als wären sowohl Allosauroiden und Tyrannosauroiden damals in Asien vorgekommen und als hätten sie beide in etwa die gleiche Größe gehabt", sagt er. Doch es brauche noch einige Fossilfunde mehr, um der Geschichte vom Aufstieg der Tyrannosaurier mehr Substanz zu verleihen.

Waren "kleine" Arten nur Jungtiere der "großen"?

Genau wie die evolutionären Anfänge von T. rex bleiben auch seine Jugendjahre bislang im Dunkeln. In diesem Fall kreist die Debatte um ein Tier namens Nanotyrannus lancensis – einen Dinosaurier, den man in denselben Ablagerungen gefunden hat wie T. rex und der eine Körperlänge von rund sechs Metern erreichte. Als man ein solches Fossil zum ersten Mal ausgrub, waren Forscher überzeugt, es mit einer eigenen Art zu tun zu haben. Mittlerweile mehren sich die Stimmen derer, die im Nanotyrannus stattdessen einen jungen T. rex zu erkennen glauben.

Nach Meinung von Thomas Holtz Jr., einem Paläontologen von der University of Maryland in College Park, sehen Nanotyrannus-Exemplare einem T. rex erstaunlich ähnlich. Überdies entsprächen die Unterschiede zwischen ihnen den Unterschieden zwischen Jungtier und ausgewachsenem Tier bei anderen Tyrannosaurierarten. Und schließlich zeige auch die Tatsache, dass sämtliche bislang gefundenen Nanotyrannus-Exemplare als heranwachsende klassifiziert wurden, während die T.-rex-Funde ausnahmslos von (Fast-)Ausgewachsenen stammen, dass man es letztendlich mit ein und derselben Art zu tun habe.

Der Paläobiologe Lawrence Witmer von der Ohio University in Athens ist sich da allerdings nicht so sicher. Im Jahr 2010 studierte er gemeinsam mit seinem Kollegen Ryan Ridgeley CT-Aufnahmen eines Nanotyrannus-Schädels aus dem Cleveland Museum of Natural History in Ohio. Es gilt als "Holotypus" dieser Art, an ihm wurden die definierenden Merkmale festgelegt. "Wir haben das Projekt unter der Annahme begonnen, dass der Cleveland-Schädel in Wirklichkeit einem juvenilen T. rex gehörte", sagt Witmer. Dann aber stießen sie auf ungewöhnliche Einbuchtungen im Hirnschädel und den Schädelhöhlen, in denen zu Lebzeiten des Tiers Luftsäcke in der Schädelrückwand saßen [5]. Auf Grund dieser Merkmale weisen die Schädel von T. rex und Nanotyrannus deutliche Unterschiede auf. Das könne durchaus dafür sprechen, dass es sich um verschiedene Arten handelte, meint Witmer.

Lautstärkstes Mitglied im Team Nanotyrannus ist Peter Larson, seines Zeichens Präsident des Black Hills Institute of Geological Research. Die Firma aus Hill City in South Dakota sammelt, präpariert und fertigt Abgüsse von Fossilien an. Larson verweist auf die Zähne von Nanotyrannus, die seiner Meinung nach viel zu dicht stünden und zu fein gezackt seien, um von einem jungen T. rex zu stammen. Auch in der Anatomie der Schultergelenkpfanne und einiger Schädelöffnungen gäbe es Unterschiede.

"Das waren eher Schoßhündchen als Topprädatoren"
(Stephen Brusatte)

Ein Teil dieser Überlegungen gründet sich jedoch auf Fossilien, die noch nie in offiziellen Fachpublikationen beschrieben wurden – und es womöglich auch so bald nicht werden. Ein Skelett, das als Nanotyrannus eingeordnet wurde und entscheidende Hinweise liefern könnte, wird im kommenden Monat in New York versteigert. Der Hype um dieses Fossil und die Bedeutung, die es für die Nanotyrannus-Debatte hat, ließ zuletzt den Preis in die Höhe schnellen: Laut Schätzungen könnte es für bis zu neun Millionen US-Dollar unter den Hammer kommen. Die meisten Paläontologen weigern sich jedoch solche Funde zu untersuchen, solange sie nicht in ein respektables Museum gelangt sind. Sollte ein privater Käufer den Zuschlag erhalten, könnte die Forschung dieser Chance verlustig gehen.

"Die Lösung liegt – wie so oft – darin, auf mehr Fossilien zu hoffen", sagt ein ernüchterter Witmer. Damit Nanotyrannus seinen Artstatus behalten kann, müsste mindestens einer von zwei Fällen eintreten: Man findet einen jungen Tyrannosaurus, der den Alttieren merklich ähnlicher sieht als jeder Nanotyrannus, oder man findet einen ausgewachsenen Nanotyrannus, der sich von einem T. rex unterscheidet.

Doch dank des Promistatus von T. rex genügt am Ende vielleicht nicht einmal das, um alte Ansichten über Bord zu werfen. "Ich weiß nicht, wie viel Daten es braucht, damit wir uns einig werden", sagt Witmer.

Wie steht es um das Federkleid?

Seit Generationen wird T. rex mit einer schuppigen Haut dargestellt – ganz ähnlich wie die heutigen Reptilien, mit denen er jedoch nur entfernt verwandt ist. In den letzten beiden Jahrzehnten haben Forscher in China jedoch Exemplare vieler Dinosauriergruppen gefunden, deren Haut mit Federn oder einem Flaum überzogen war, darunter auch einige enge Verwandte von T. rex.

Im Jahr 2004 beschrieb der Pekinger Forscher Xu die Art Dilong paradoxus, einen kleinen, frühen Tyrannosaurus [6]. Das Fossil dieses Tiers zeigte faserartige Abdrücke entlang seines Schwanzes, am Kiefer und an anderen Körperteilen, woraus die Wissenschaftler den Schluss zogen, dass es einst ebenfalls mit "Dinofuzz" bedeckt war, einem Überzug aus fedrigem Flaum. Auch der riesige Y. huali aus China hatte ein Gefieder. Allerdings entsprachen die Federn dieser Tyrannosaurier nicht denen heutiger Vögel, es handelte sich um recht einfache Vorläufer. Deswegen geht Xu davon aus, dass die frühen gefiederten Dinosaurier mit ihrem Federkleid visuelle Signale aussendeten, während sich Nachfahren, die vollständig in einen Flaum gehüllt waren, mit den Federn womöglich auch warm hielten. Und weil die Tyrannosaurier im Stammbaum so eng beieinander standen, geht Xu davon aus, dass "auch T. rex in irgendeiner Form mit Protofedern bedeckt war."

Ganz ähnlich äußern sich andere Forscher: Es werde zunehmend schwer, die These von einem flaumlosen Tyrannosaurus zu vertreten "und sich dabei das Grinsen zu verkneifen", sagt beispielsweise auch Holtz. Was nicht heißt, das T. rex wie ein kreidezeitliches Hühnchen aussah. Vermutlich hatte er ein unspektakuläres Kleid haarartiger Federn wie viele andere gefiederte Dinosaurier auch, meint Brusatte.

Bislang allerdings wurden noch keine T.-rex-Fossilien mit Hautabdrücken gefunden, weshalb sich nicht mit Sicherheit sagen lässt, wie sie beschaffen war. Einige Wissenschaftler sind aus diesem Grund nicht bereit, die konventionelle Vorstellung eines schuppenbedeckten T. rex aufzugeben. Thomas Carr, Paläontologe vom Carthage College in Kenosha, US-Bundestaat Wisconsin, weist zum Beispiel darauf hin, dass noch unveröffentlichte Fossilfunde mit Hautabdrücken von engen Verwandten des T. rex auf ein schuppiges Äußeres deuteten. So hätten zwar einige frühe Tyrannosauroidae tatsächlich Federn gehabt, die Untergruppe der Tyrannosauridae allerdings – zu der auch T. rex zählt – scheine jedoch eine evolutionäre Kehrtwendung vollzogen und wieder Schuppen ausgebildet zu haben.

"Die Lösung liegt darin, auf mehr Fossilien zu hoffen"
(Lawrence Witmer)

"Es gibt keinen empirischen Beleg dafür, dass Tyrannosauridae Federn hatten", erklärt Carr, "und solange kein Tyrannosauride mit Federn gefunden wurde, täten die Illustratoren sehr gut daran, das auch dementsprechend darzustellen."

Die Debatte geht über die reine Rekonstruktion hinaus, denn ob T. rex Federn hatte oder nicht, wirkt sich auch auf die mutmaßliche Lebensweise des Dinosauriers aus – die offenen Punkte reichen von seiner Partnerwerbung bis hin zur Frage, wie er seine Körpertemperatur regulierte.

Warum waren ihre Arme so kurz?

Eines der größten Mysterien über T. rex fuchst die Paläontologen nun seit gut einem Jahrhundert: Welche Verwendung könnte der Riese für zwei derart winzige Arme gehabt haben, mit denen er sich nicht einmal ans Maul fassen konnte. Anfangs hatte man noch spekuliert, die zweifingrigen Ärmchen könnten ihm dabei geholfen haben, sich bei der Paarung an den Partner zu klammern oder aus dem Liegen aufzustehen. Doch das gilt mittlerweile als unwahrscheinlich. Später hieß es, die Arme seien ein verkümmertes evolutionäres Überbleibsel – zur Freude von Comiczeichnern, die nun kaum eine Gelegenheit auslassen, sich über seine Stummelärmchen lustig zu machen.

Unfair findet das die Paläobiologin Sara Burch, ebenfalls von der Ohio University. Ihre Studien an der Muskulatur von Krokodilen und den einzigen noch lebenden Angehörigen der Dinosaurierlinie, den Vögeln, zeigen, dass verkümmerte Arme nicht mehr die typischen Muskelmarken zeigen dürften. Die Stellen also, an denen einst die Muskeln ansetzten. Die Fossilien wiesen aber immer noch "Anzeichen einer nennenswerten Muskulatur" auf, sagt sie.

Doch die Tatsache, dass T. rex seine Arme benutzte, verrät noch lange nicht, wofür. Carr glaubt, sie seien Teil seines "Arsenals" gewesen. "Die Tyrannosauridae nutzten ihre Arme wie alle Theropoden: um Objekte zu greifen und zu stabilisieren" – in der Regel dürfe es sich dabei um Beutestücke gehandelt haben.

Holtz tippt auf eine weniger fest umrissene Rolle der Vordergliedmaßen. Abschätzungen der Muskelstärke hätten gezeigt, dass die Arme eher schwach waren. Und weil viele Tyrannosaurier verheilte Brüche im Bereich der oberen Extremitäten aufwiesen, "dürfte der Einsatz der Arme im Alltag keine entscheidende Rolle gespielt haben". Denkbar sei, dass sie vorrangig der Zurschaustellung dienten, etwa bei der Partnersuche oder bei Revierkämpfen. Diese Interpretation wäre noch plausibler, sollten eines Tages Federn an den Armen gefunden werden.

Die Paläontologen eint der Wunsch, noch tiefer in die Geheimnisse dieses Superstars der Tierwelt einzudringen – dem vielleicht charismatischsten "Botschafter der Vergangenheit" in der Wissenschaft. "Viele Fragen rund um T. rex sind immer noch offen, besonders was seine Lebensweise und seine Körperfunktionen angeht", sagt Holtz. Doch das muss nicht so bleiben: "Mit neuen Untersuchungsverfahren werden wir uns neue Zugänge zu ihrer Biologie erschließen." Und schon jetzt ist sicher, dass auf dem Weg dahin ihr Bild vom "König der Tyrannen" noch einige Evolutionsstufen durchlaufen wird.

Dieser Artikel erschien unter dem Titel "The Truth about T. rex" in Nature 505, S 424-426, 2013.

44. KW. 2013

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 44. KW. 2013

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