Sie entwickelten sich von kleinen Raubtieren zu großen: Überraschenderweise wuchsen einige frühe Vertreter der Landwirbeltiere offenbar schnell. Dies ergab sich aus der Untersuchung der Knochenstrukturen eines alten Vierbeiners, der vor etwa 330 Millionen Jahren nach Beute jagte. Paläontologen sagen, dass der Fund frühere Annahmen über die Eigenschaften unserer entfernten Vorfahren in Frage stellt.
Tiefe Verzweigungen im Baum des Lebens stehen oft im Fokus der Forschung. Bei der frühen Evolutionsgeschichte der Landwirbeltiere (Vierbeiner) liegt der Fokus auf der Zeit vor 385 bis 320 Millionen Jahren. Es wird angenommen, dass die Kreaturen dieser Ära die Grundlage für die Evolution und Vielfalt von Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren, einschließlich Menschen, bildeten. Daher interessieren sich Paläontologen besonders für die Fossilien früher Vertreter der Tetrapoden. Aber sie sind selten, und oft gibt es nur sehr wenige fossile Aufzeichnungen einer einzelnen Art. Eine spannende Ausnahme ist jedoch ein Tier, das ein Team amerikanischer Paläontologen nun ans Licht gebracht hat: An einem Fundort im US-Bundesstaat Iowa wurden hunderte Knochen von mehreren Wacheria-Individuen unterschiedlicher Größe entdeckt.
Wie sind die frühen Wirbeltiere gewachsen?
Diese etwa zwei Meter langen Raubtiere lebten dort vor etwa 331 bis 326 Millionen Jahren in einem Seengebiet. „Vacheria erscheint uns heute als großer Salamander mit Alligatormerkmalen – mit schmalem Kopf und vielen Zähnen“, sagte Ben Otto von der University of Chicago, einer der Autoren der Abhandlung. Diese Tiere hatten auch starke Gliedmaßen, die ihr Gewicht an Land tragen konnten, aber sie hatten auch anatomische Merkmale, die auf ein Leben im und um Wasser hindeuteten. Wie die Forscher erklären, handelte es sich um einen sogenannten Stammtetrapoden – einen Vertreter der Gruppe, aus der sich die Evolutionsgeschichte der heutigen Landtiere nachvollziehen lässt. „Vacheria ist einer der am besten vertretenen frühen Tetrapoden im Fossilienbestand, und die Fülle an Material erlaubt es uns, Fragen zu seiner Biologie zu stellen, die für alle seine Zeitgenossen fast unmöglich sind. Chicago In der vorliegenden Studie haben die Forscher nun untersucht, inwieweit sich in den fossilen Knochen Spuren von Wachstumsvorgängen dieser Tiere nachweisen lassen.
Grundsätzlich ging man bisher davon aus, dass frühe Tetrapoden langsam und stetig wuchsen, ähnlich wie die primitiv aussehenden Vertreter der heutigen Wirbeltiere. Andererseits wachsen Küken bei modernen Vierbeinern normalerweise relativ schnell und hören auf zu wachsen, sobald sie das Erwachsenenniveau erreicht haben. Um zu sehen, wie sich Whatcheeria entwickelt hat, zielten die Forscher auf die Oberschenkelknochen verschiedener Individuen vom Jungtier bis zur maximal bekannten Größe. Dazu präparierten sie dünne Knochenscheiben und untersuchten diese durchsichtigen Strukturen unter dem Mikroskop. Otto erklärt, dass ein Tier, wenn es wächst, in jeder Wachstumssaison neue Knochenschichten bildet. Dieser Paläontologe sagt: Indem man die Dicke der Wachstumsringe während des Lebens eines Tieres untersucht, kann man verstehen, wie dieses Tier während seines Lebens gewachsen ist.
Whatcheeria wuchs schnell
Wie die Forscher berichten, stießen sie bei der Untersuchung der Whatcheeria-Knochenscheiben auf eine Überraschung: „Ich kann mich lebhaft erinnern, wie ich aufsprang und sagte, dass die Ergebnisse zeigen, dass die Regeln, nach denen wir in diesen frühen Tetrapoden gezüchtet haben, gegen das verstoßen, was wir tun.“ . Denn es stellte sich heraus, dass Whatcheeria zunächst zu schnell wuchs und dann schwach wurde. Sehr interessant waren die Wirkungen des sogenannten fibrolamellären Knochengewebes. Bisher wurde angenommen, dass nur Amnioten (Reptilien, Vögel und Säugetiere) diese Strukturen aufweisen, die mit ihrem schnellen Wachstumsmuster verbunden sind. Aber anscheinend wurde diese Art von Knochengewebe früh in der Evolutionsgeschichte der Vierbeiner geschaffen.
Es ist jedoch noch nicht klar, wie weit diese Merkmale bei Stammtetrapoden verbreitet sind. Auch das Wachstumsmuster dürfte für Whatcheerias Lebensstil besonders wichtig gewesen sein: „Wenn man ein großes Raubtier ist, kann schnelles Wachstum von Vorteil sein, weil es einem leichter fällt, andere Tiere zu jagen, als selbst zur Beute zu werden.“ – Von Stephanie Pierce von der Harvard University in Cambridge. Allerdings hat dieses Konzept auch Nachteile: Für ein schnelles Wachstum müssen ausreichend Nahrung und Ressourcen für das heranwachsende Tier vorhanden sein. Daher ist es in manchen Fällen besser, langsamer und stetiger zu wachsen. Deshalb gibt es auch heute noch beide Konzepte. „Bei der Evolution geht es darum, mit verschiedenen Lebensweisen zu experimentieren und Eigenschaften zu kombinieren“, sagt Angielczyk.
Paläontologen wollen nun auf dem Feld bleiben: Sie wollen die Knochenstruktur anderer früher Tetrapoden untersuchen, um ihre Wachstumsstrategien und mögliche Verbindungen zu den ökologischen Nischen dieser Tiere zu entdecken.
Quelle: Harvard University, Field Museum, Artikel: Biology of Communication, doi: 10.1038/s42003-022-04079-0
