Hoe we het mysterie van de prehistorische reuzeneieren van Australie

Hoe we het mysterie van de prehistorische reuzeneieren van Australië ontrafelden

De reuzenvogel Genyornis stierf ongeveer 50.000 jaar geleden uit in Australië. Gifford Miller, Auteur voorzien

Het is een langlopend Australisch detectiveverhaal. Vanaf de jaren 1980 vonden onderzoekers fragmenten van eierschalen, en in zeldzame gevallen hele eieren, blootgelegd in eroderende zandduinen in de droge zone van het land (die het grootste deel van de Australische landmassa beslaat).

Een deel van de schelpen kwam overeen met eieren van emoes, maar de rest was van een mysterieuze soort. Onderzoekers identificeerden de eierschalen aanvankelijk als afkomstig van een reusachtige, uitgestorven vogel genaamd Genyornis. Maar meer recent heeft een groep wetenschappers dit standpunt in twijfel getrokken.

Met behulp van software voor kunstmatige intelligentie heeft ons team deze wetenschappelijke controverse nu opgelost door aan te tonen dat Genyornis inderdaad de vogel was die deze eieren heeft gelegd. Samen met collega’s uit de hele wereld hebben we de bevindingen gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences.

Genyornis was een loopvogel van twee tot 2,5 meter hoog die ooit over de Australische landmassa zwierf. De eierschaalfragmenten vormen een belangrijke bewijslijn over dit uitgestorven dier, dus het is van vitaal belang om zeker te zijn van de identiteit van de vogel die ze heeft gelegd.

Sommige schelpfragmenten zijn 400.000 jaar oud, terwijl de jongste ongeveer 50.000 jaar oud zijn. Eerder werk toonde aan dat sommige van de jongste eierschalen verbrand waren, maar niet op de manier waarop een natuurbrand dat zou doen. In plaats daarvan wijzen wetenschappelijke tests erop dat de mens de eieren kookte voor voedsel.

De periode waarin de schalen van Genyornis verdwijnen (50.000 jaar geleden) valt samen met wat men denkt dat de eerste aankomst van de mens in Australië was. De ontdekking doet dus de mogelijkheid rijzen dat onze soort heeft bijgedragen tot het uitsterven ervan.

Het verkleinen van de kandidaten

De eierschaalfragmenten werden in 1981 voor het eerst herkend door Dom Williams, een geoloog en gewerveld paleontoloog van de Flinders Universiteit in Adelaide. Hij stelde dat de fragmenten afkomstig waren van Genyornis, die behoorde tot een groep uitgestorven wezens die bekend staan als dondervogels.

In de jaren 1990 heeft een team, waaronder John Magee, van de Australian National University, en Gifford Miller, een van de auteurs van dit artikel, vaste data gevonden voor soortgelijke schelpfragmenten, verzameld op duizenden plaatsen in de droge zone. Genyornis was een van de vele grote dieren – bekend als “megafauna” – die ooit door Australië zwierven en rond dezelfde tijd verdwenen. Het werk van Miller, Magee en anderen stelde een duidelijke datum van 50.000 jaar geleden vast voor deze uitsterving.

De associatie van de eierschalen met Genyornis werd algemeen aanvaard vanaf de jaren 1980 tot onlangs, toen ze werd betwist door een team wetenschappers van de Flinders Universiteit in Australië. Op basis van de grootte en de structuur van de eierschalen pleitten zij voor een andere ouder. Hun favoriete kandidaat was Progura, een 10 kg zware uitgestorven verwant van moderne vogels zoals de penseelkalkoen en de parelhoen.

Levende vogels die tot deze groep behoren – bekend als megapoden – bouwen aarden wallen om hun eieren uit te broeden. Het wetenschappelijke debat werd uitgevochten in academische tijdschriften, waarbij geen van beide partijen toegaf.

Een oplossing zoeken

In een poging een oplossing te vinden, wendden wetenschappers die dachten dat de eieren van Genyornis waren, zich tot het DNA. Ondanks de succesvolle extractie van genetische informatie uit eieren van de uitgestorven Nieuw-Zeelandse Moa vogel, bleef de moderne DNA sequencing technologie in dit geval zonder resultaat. De moleculen waren te zeer aangetast na 50.000 jaar onder de hete Australische zon.

Maar eiwitten – de moleculaire bouwstenen van cellen – kunnen vergelijkbare informatie verschaffen en gaan langer mee dan DNA. In onze studie gebruikten we een techniek genaamd aminozuur racemisatie om de schelpfragmenten met de best bewaarde eiwitten te identificeren.

Als onderdeel van het werk kon ons team gedeeltelijke eiwitsequenties uit de Australische eierschalen halen. Vervolgens gebruikten we software genaamd AlphaFold, van het AI-lab DeepMind, dat eigendom is van Google, om voorspelde structuren voor de moleculen te genereren – de eerste keer dat dit is gedaan voor oude eiwitten.

Twee van ons, Matthew Collins en Beatrice Demarchi, hebben contact opgenomen met het Bird 10,000 Genomes (B10K) Project. Dit heeft zich het ambitieuze doel gesteld om de genomen van alle vogelsoorten te sequencen.

B10K projectlid Josefin Stiller nam de gereconstrueerde eiwitsequenties en plaatste ze in een “stamboom” die liet zien hoe eiwitten verschillen tussen vogelsoorten. De eiwitten waren volledig genoeg om de positie van de mysterieuze eieren binnen de diepe takken van deze boom van eiwitsequenties op te lossen, maar niet voldoende diagnostisch om uniek vast te stellen wat de oudervogel was.

Echter, zoals gedetailleerd in ons laatste artikel, konden de eiwitsequenties definitief uitsluiten dat de ouder een megapode was. Omdat er geen andere kandidaat-vogels zijn, concludeerden wij – zoals Williams in de jaren tachtig voor het eerst had voorgesteld – dat de eierschalen toebehoorden aan Genyornis.

Dit betekent dat we met vertrouwen ander bewijsmateriaal kunnen interpreteren dat in de schalen zit opgesloten, met implicaties voor hoe Genyornis is uitgestorven en waarom de emoes die naast hem leefden het hebben overleefd.

Kieskeurige eter

Isotopen zijn verschillende vormen van chemische elementen die informatie kunnen vastleggen over factoren zoals dieet en klimaat. Koolstofisotopen in de stukjes eierschaal geven informatie over het dieet van de vogels en tonen aan dat Genyornis een kieskeuriger eter was dan de emoe. Zuurstofisotopen kunnen worden gebruikt om de droogte op te sporen en laten zien dat de omstandigheden steeds droger werden rond de tijd dat de eierschalen van Genyornis verdwenen.

In eerder werk analyseerden Miller en zijn collega’s dezelfde isotopen in de eierschalen van de emoe in de periode van het uitsterven van Genyornis en ontdekten dat de grassen van het zomerseizoen abrupt uit het dieet van de vogels verdwijnen. Dit komt overeen met een dramatische vermindering van de moessonregens.

Deze bevindingen suggereren dat Genyornis al enigszins kwetsbaar was voor een veranderende omgeving, maar een andere factor kan belangrijk zijn geweest voor zijn uiteindelijke lot.

In combinatie met het gebrek aan bewijs van directe predatie op Genyornis skeletten, suggereren de verbrande eierschalen dat – zoals zo vaak elders in de wereld – menselijke druk waarschijnlijk een factor was die deze indrukwekkende vogels uiteindelijk tot uitsterven dreef.

The Conversation

Matthew James Collins ontvangt financiering van de Deense Nationale Onderzoeksstichting. Hij is verbonden aan de Universiteit van Kopenhagen.

Beatrice Demarchi ontvangt financiering van het Italiaanse Ministerie van Universiteit en Onderzoek.

Gifford Miller ontvangt financiering van de US National Science Foundation.