• 09.08.2022
  • Lesezeit: 3 Min.

Investigations at Research Neutron Source lead to discovery of a previously unknown animal species

Neutrons help track down Mammalian Ancestors

A team of German and Argentinian researchers has used neutrons in the FRM II research neutron source at the Technical University of Munich (TUM) to identify an animal species that has been extinct for 220 million years. Findings on the new species provide surprising insights into the evolution of mammals.

Dr. Michael Schulz during investigations at the neutron radiography facility ANTARES. Bernhard Ludewig, FRM II / TUM
Dr. Michael Schulz at the neutron radiography facility ANTARES.

A long snout, a massive jaw and sharp teeth – these are some features of the newly discovered species Tessellatia bonapartei. It belongs to the group of Cynodontia (which literally translates to “dog teeth”), mammal-like animals from which mammals eventually evolved.

Argentinian researchers found the bones of the roughly mouse-sized cynodont species in the desert-like Talampaya National Park in the west of Argentina. “The bones were very fragile and therefore it was not possible to remove the surrounding rock without risking to damage them”, explains Dr. Aureliano Tartaglione of the research neutron source Heinz Maier-Leibnitz at TUM. He worked on the project with Dr. Leandro Gaetano from CONICET (National Scientific and Technical Research Council in Argentina).

Scharfe Bilder dank Neutronen

Die Forschenden begannen mit einer Röntgenuntersuchung, um sich ein Bild von den Knochen zu machen. Wegen des hohen Eisengehalts der versteinerten Erde waren die fossilen Knochen auf den Röntgenbildern jedoch kaum von der umgebenden Erde zu unterscheiden. Für Neutronen dagegen stellt Eisen kein großes Hindernis dar. Daher nutzten die Forschenden die Methode der Neutronen-Tomografie an der Anlage RA-6 in der Comisión Nacional de Energía Atómica in Argentinien.

Die sogenannten thermischen Neutronen des RA-6 lieferten vielversprechende Ergebnisse, allerdings mit niedriger räumlicher Auflösung. Daher setzten die Forschenden die Untersuchungen am Instrument ANTARES der Forschungs-Neutronenquelle in Garching fort. „Hier haben wir mit kalten Neutronen mit einer größeren Wellenlänge einen viel besseren Kontrast, und außerdem bietet ANTARES eine höhere räumliche Auflösung“, erklärt Tartaglione.

Die 3D-Bilder zeigen die überraschenden Merkmale des Funds. Gaetano et al. 2022 Scientific Reports https://doi.org/10.1038/s41598-022-10486-4
Die 3D-Bilder zeigen die überraschenden Merkmale des Funds.

Schnurrhaare und massiver Unterkiefer

Erst dank der guten Auflösung am ANTARES stellten die Paläontologen fest, dass die ausgegrabenen Knochen zu einer bisher unbekannten Art gehörten. „Das war eine große Überraschung für uns“, sagt Tartaglione. „Denn in dieser Periode der Trias, dem Norium, gibt es weltweit nur sehr wenige Funde von Vertretern der Cynodontia.“ Die neu entdeckte Art Tessellatia bonapartei wurde nach dem führenden argentinischen Wissenschaftler Dr. José F. Bonaparte benannt.

Bei Tessellatia bonapartei fanden die Forschenden Eigenschaften, die es bei anderen Funden nicht gab. Überraschende Merkmale der neuen Cynodontia-Art waren die stark unterschiedliche Anzahl von Zähnen in Ober- und Unterkiefer, sowie der sehr massive Unterkiefer, der im Gegensatz zu allen bisherigen Beobachtungen bei Cynodontia einen Zwischenraum seitlich der Zahnreihen aufweist. Außerdem wies der Fund eine weitere Besonderheit auf: einen hohlen Kanal im Oberkiefer. Durch diesen Kanal verliefen zu Lebzeiten des Tiers Nerven. Das lässt darauf schließen, dass Tessellatia bonapartei, wie viele der heutigen Säugetiere, Schnurrhaare besaß.

Puzzlestück in der Forschung über den Ursprung der Säugetiere

Den Stammbaum der Cynodontia haben die Forschenden nun um die neue Art ergänzt. Mit dem neuen Wissen können sie die Evolution von Säugetieren besser nachvollziehen, indem sie die Entwicklungsschritte, wie die Entwicklung der Schnurrhaare, im Stammbaum nachzeichnen und mit den anderen abzweigenden Arten vergleichen. Die Forschungsergebnisse bestätigen auch die Annahme, dass Säugetiere aus dem heutigen Süden Brasiliens stammen. Der Fund liefert damit ein wichtiges Puzzlestück in der Forschung nach dem Ursprung der Säugetiere.

Publikationen

L.C. Gaetano, F. Abdala, F.D. Seoane, A. Tartaglione, M. Schulz, A. Otero, J. M. Leardi, C. Apaldetti, V. Krapovickas, E. Steimbach  A new cynodont from the Upper Triassic Los Colorados Formation (Argentina, South America) reveals a novel paleobiogeographic context for mammalian ancestors. Sci Rep 12, 6451 (2022). doi.org/10.1038/s41598-022-10486-4

Weitere Informationen und Links
  • The experiments were conducted by Comisión Nacional de Energía Atómica, San Carlos de Bariloche, Argentina, at the RA-6 facility (CNEA) and the company Y-TEC as well as at ANTARES, an instrument operated by FRM II at the Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ), Garching, Germany.

  • The researchers work at the Technical University of Munich, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Instituto de Estudios Andinos “Don Pablo Groeber”, Universidad Nacional de La Plata, and Universidad Nacional de San Juan), Universidad de Buenos Aires, and Laboratorio Argentino de Haces de Neutrones in Argentina and the University of the Witwatersrand in Johannesburg, South Africa.

  • The research was partly funded by Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Sepkosky Grant and The Explorers Club Grant.

Technische Universität München

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Kontakte zum Artikel:

Dr. Aureliano Tartaglione
Technical University of Munich
Research Neutron Source Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) and
Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ)
+49 89 289 12106
aureliano.tartaglione@frm2.tum.de

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