Det klassiska dinosaurie-släktträdet har två underavdelningar av tidiga dinosaurier vid sin bas:Ornithischerna, eller fågelhöftade dinosaurier, som inkluderar de senare Triceratops och Stegosaurus; och Saurischerna, eller dinosaurier med ödlhöft, som Brontosaurus och Tyrannosaurus.

Under 2017, dock, denna klassiska syn på dinosaurieutvecklingen ifrågasattes med bevis för att dinosaurierna med ödlhöft kanske utvecklades först – ett fynd som dramatiskt omarrangerade de första stora grenarna av dinosauriens släktträd.

Nu en MIT geokronolog, tillsammans med paleontologer från Argentina och Brasilien, har hittat bevis för att stödja den klassiska synen på dinosaurieutveckling. Teamets resultat publiceras idag i tidskriften Vetenskapliga rapporter .

Teamet analyserade om fossiler av Pisanosaurus, en liten tvåfotad dinosaurie som tros vara den tidigast bevarade ornithiscian i fossilregistret. Forskarna fastställde att den fågelhöftade växtätaren går tillbaka till 229 miljoner år sedan, vilket också är runt den tid som de tidigaste ödlhöftade Saurischerna tros ha dykt upp.

Den nya timingen antyder att ornithiscians och saurischians först dök upp och avvek från en gemensam förfader ungefär samtidigt, ger stöd åt den klassiska synen på dinosaurieutveckling.

Forskarna daterade också stenar från Ischigualasto-formationen, en skiktad sedimentär bergart i Argentina som är känd för att ha bevarat ett överflöd av fossiler av de allra tidigaste dinosaurierna. Baserat på dessa fossiler och andra över hela Sydamerika, forskare tror att dinosaurier först dök upp på den södra kontinenten, som vid den tiden var sammansmält med superkontinenten Pangea. De tidiga dinosaurierna tros då ha divergerat och spridit sig över världen.

Dock, i den nya studien, forskarna fastställde att perioden under vilken Ischigualasto-formationen deponerades överlappar tidpunkten för en annan viktig geologisk fyndighet i Nordamerika, känd som Chinle-formationen.

De mellersta lagren av Chinle-formationen i sydvästra USA innehåller fossiler av olika fauna, inklusive dinosaurier som verkar vara mer utvecklade än de tidigaste dinosaurierna. De nedre skikten av denna formation, dock, saknar fossila djurbevis av något slag, än mindre tidiga dinosaurier. Detta tyder på att förhållandena inom detta geologiska fönster förhindrade bevarandet av någon form av liv, inklusive tidiga dinosaurier, om de vandrade i just den här delen av världen.

"Om Chinle- och Ischigualasto-formationerna överlappar varandra i tid, då kanske inte tidiga dinosaurier först har utvecklats i Sydamerika, men kan också ha strövat runt i Nordamerika ungefär samtidigt, " säger Jahandar Ramezani, en forskare vid MIT:s Department of Earth, Atmosfärisk, och planetära vetenskaper, som var medförfattare till studien. "De där norrländska kusinerna kanske inte har bevarats."

De andra forskarna i studien är förstaförfattaren Julia Desojo från National University of La Plata Museum, och ett team av paleontologer från institutioner över hela Argentina och Brasilien.

"Gå i fotspår"

De tidigaste dinosauriefossilen som finns i Ischigualasto-formationen är koncentrerade i vad som nu är en skyddad provinspark känd som "Måndalen" i San Juan-provinsen. Den geologiska formationen sträcker sig också utanför parken, om än med färre fossiler av tidiga dinosaurier. Ramezani och hans kollegor tittade istället på att studera en av de tillgängliga hällarna av samma klippor, utanför parken.

De fokuserade på Hoyada del Cerro Las Lajas, en mindre studerad häll av Ischigualasto-formationen, i La Rioja-provinsen, som ett annat team av paleontologer utforskade på 1960-talet.

"Vår grupp fick tag på några av fältanteckningarna och utgrävda fossiler från dessa tidiga paleontologer, och tänkte att vi skulle följa deras fotspår för att se vad vi kunde lära oss, " säger Desojo.

Över fyra expeditioner mellan 2013 och 2019, teamet samlade in fossiler och stenar från olika lager av Las Lajas outcrop, inklusive mer än 100 nya fossila exemplar, även om inget av dessa fossil var av dinosaurier. Ändå, de analyserade fossilerna och fann att de var jämförbara, i både art och relativ ålder, till icke-dinosaurier som finns i parkområdet i samma Ischigualasto-formation. De fick också reda på att Ischigualasto-formationen i Las Lajas var betydligt tjockare och mycket mer komplett än hällarna i parken. Detta gav dem förtroende för att de geologiska lagren på båda platserna avsattes under samma kritiska tidsintervall.

Ramezani analyserade sedan prover av vulkanisk aska som samlats in från flera lager av Las Lajas outcrops. Vulkanaska innehåller zirkon, ett mineral som han separerade från resten av sedimentet, och mätt för isotoper av uran och bly, vars förhållanden ger mineralens ålder.

Med denna högprecisionsteknik, Ramezani daterade prover från toppen och botten av hällen, och fann att de sedimentära lagren, och alla fossiler som finns bevarade inom dem, deponerades för mellan 230 miljoner och 221 miljoner år sedan. Eftersom teamet fastställt att de skiktade stenarna i Las Lajas och parken matchar både arter och relativ timing, de kunde nu också bestämma den exakta åldern på parkens mer fossilrika hällar.

Dessutom, detta fönster överlappar signifikant med tidsintervallet under vilket sedimenten avsattes, tusentals kilometer norrut, i Chinle-formationen.

"Under många år, folk trodde att formationerna Chinle och Ischigualasto inte överlappade varandra, och baserat på det antagandet, de utvecklade en modell för diakron evolution, vilket betyder att de tidigaste dinosaurierna dök upp i Sydamerika först, spred sig sedan till andra delar av världen inklusive Nordamerika, " säger Ramezani. "Vi har nu studerat båda formationerna ingående, och visat att diakron evolution egentligen inte är baserad på sund geologi."

Ett släktträd, bevarad

Decennier innan Ramezani och hans kollegor begav sig till Las Lajas, andra paleontologer hade utforskat regionen och grävt fram många fossiler, inklusive rester av Pisanosaurus mertii, en liten, ljusinramade, marklevande växtätare. Fossilerna finns nu bevarade i ett argentinskt museum, och forskare har gått fram och tillbaka på om det är en sann dinosaurie som tillhör ornithiscian-gruppen, eller en "basal dinosauromorf" - ett slags pre-dinosaurie, med funktioner som nästan men inte helt, dinosaurie.

"Dinosaurierna vi ser i jura och krita är högt utvecklade, och de vi kan identifiera, men i det sena trias, alla såg väldigt lika ut, så det är väldigt svårt att skilja dem från varandra, och från basala dinosauromorfer, " förklarar Ramezani.

Hans medarbetare Max Langer från universitetet i São Paulo i Brasilien analyserade mödosamt om det museumsbevarade fossilet av Pisanosaurus, och avslutade, baserat på vissa viktiga anatomiska egenskaper, att det verkligen är en dinosaurie – och vad mer är, att det är det tidigast bevarade ornithiska exemplaret. Baserat på Ramezanis datering av hällen och tolkningen av Pisanosaurus, forskarna drog slutsatsen att de tidigaste dinosaurierna med fågelhöfter dök upp för cirka 229 miljoner år sedan – ungefär samtidigt som deras ödlhöftade motsvarigheter.

"Vi kan nu säga att de tidigaste ornithiscierna först dök upp i fossilregistret ungefär samtidigt som saurischerna, så vi borde inte kasta bort det konventionella släktträdet, " säger Ramezani. "Det finns alla dessa debatter om var dinosaurier dök upp, hur de diversifierade sig, hur släktträdet såg ut. Många av dessa frågor är knutna till geokronologi, så vi behöver riktigt bra, robusta åldersbegränsningar för att hjälpa till att svara på dessa frågor."