Vergeleken met de rest van het dierenrijk, zoogdieren hebben de grootste hersenen en produceren enkele van de kleinste nesten nakomelingen. Een nieuw beschreven fossiel van een uitgestorven familielid van zoogdieren - en haar 38 baby's - is een van de beste bewijzen dat een belangrijke ontwikkeling in de evolutie van zoogdieren het inruilen van broedkracht voor hersenkracht was.

De vondst is een van de zeldzaamste van de zeldzame omdat het de enige bekende fossielen van baby's van een voorloper van zoogdieren bevat, zeiden onderzoekers van de Universiteit van Texas in Austin die de gefossiliseerde familie ontdekten en bestudeerden. Maar de aanwezigheid van zoveel baby's - meer dan twee keer de gemiddelde worpgrootte van een levend zoogdier - onthulde dat het zich voortplantte op een manier die vergelijkbaar is met reptielen. Onderzoekers denken dat de baby's zich waarschijnlijk in eieren ontwikkelden of pas waren uitgekomen toen ze stierven.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Natuur op 29 augustus beschrijft exemplaren waarvan onderzoekers zeggen dat ze kunnen helpen onthullen hoe zoogdieren een andere benadering van reproductie ontwikkelden dan hun voorouders, die grote aantallen nakomelingen voortbracht.

"Deze baby's komen uit een heel belangrijk punt in de evolutionaire boom, " zei Eva Hoffman, die het onderzoek naar het fossiel leidde als een afgestudeerde student aan de UT Jackson School of Geosciences. "Ze hadden veel kenmerken die vergelijkbaar waren met moderne zoogdieren, kenmerken die relevant zijn voor het begrijpen van de evolutie van zoogdieren."

Hoffman was co-auteur van het onderzoek met haar afstudeeradviseur, Jackson School-professor Timothy Rowe.

Het verwante zoogdier behoorde tot een uitgestorven soort beagle-achtige planteneters genaamd Kayentatherium wellesi die ongeveer 185 miljoen jaar geleden naast dinosaurussen leefde. Zoals zoogdieren, Kayentatherium had waarschijnlijk haar.

Toen Rowe het fossiel meer dan 18 jaar geleden uit een rotsformatie in Arizona verzamelde, hij dacht dat hij een enkel exemplaar mee terug zou nemen. Hij had geen idee van de tientallen baby's die erin zaten.

Sebastiaan Egberts, een voormalig afgestudeerde student en fossielenbereider aan de Jackson School, zag het eerste teken van de baby's jaren later toen hij in 2009 een korreltje tandglazuur opving terwijl hij het fossiel uitpakte.

"Het zag er niet uit als een puntige vistand of een kleine tand van een primitief reptiel, zei Egberts, die nu anatomie-instructeur is aan het Philadelphia College of Osteopathic Medicine. "Het leek meer op een molariforme tand (kiesachtige tand) - en dat maakte me erg opgewonden."

Een CT-scan van het fossiel onthulde een handvol botten in de rots. Echter, het vergde vooruitgang in CT-beeldvormingstechnologie gedurende de volgende 18 jaar, de expertise van technici van de High-Resolution X-ray Computed Tomography Facility van UT Austin, en uitgebreide digitale verwerking door Hoffman om de rest van de baby's te onthullen - niet alleen kaken en tanden, maar complete schedels en gedeeltelijke skeletten.

De 3D-visualisaties die Hoffman produceerde, stelden haar in staat een diepgaande analyse van het fossiel uit te voeren die verifieerde dat de kleine botten van baby's waren en van dezelfde soort waren als de volwassene. Haar analyse onthulde ook dat de schedels van de baby's waren als verkleinde replica's van de volwassene, met schedels een tiende van de grootte maar verder proportioneel. Deze bevinding is in tegenstelling tot zoogdieren, die baby's hebben die worden geboren met verkorte gezichten en bolle hoofden om rekening te houden met grote hersenen.

De hersenen zijn een energie-intensief orgaan, en zwangerschap - om nog maar te zwijgen van de opvoeding - is een energie-intensief proces. De ontdekking dat Kayentatherium een ​​klein brein had en veel baby's, ondanks dat ze verder veel gemeen hebben met zoogdieren, suggereert dat een cruciale stap in de evolutie van zoogdieren het ruilen van grote nesten voor grote hersenen was, en dat deze stap later in de evolutie van zoogdieren plaatsvond.

"Een paar miljoen jaar later, bij zoogdieren, ze hadden ongetwijfeld grote hersens, en ze hadden ongetwijfeld een kleine worpgrootte, ' zei Rowe.

De zoogdierbenadering van voortplanting houdt rechtstreeks verband met de menselijke ontwikkeling, inclusief de ontwikkeling van onze eigen hersenen. Door terug te kijken naar onze vroege voorouders van zoogdieren, mensen kunnen meer leren over het evolutionaire proces dat heeft bijgedragen aan het vormen van wie we zijn als soort, zei Rowe.

"Er zijn aanvullende diepe verhalen over de evolutie van ontwikkeling, en de evolutie van de intelligentie en het gedrag en de fysiologie van zoogdieren die uit een opmerkelijk fossiel als dit kunnen worden geperst nu we de technologie hebben om het te bestuderen, " hij zei.