Überraschungs-Befund bei Ur-Landwirbeltieren – wissenschaft.de

Sie wurden schnell von kleinen Raubtieren zu großen: Überraschenderweise wuchsen einige frühe Landwirbeltiere offenbar sehr schnell. Dies geht aus der Untersuchung der Knochenstrukturen eines alten Tetrapoden hervor, der vor etwa 330 Millionen Jahren Beute jagte. Der Fund stellt frühere Annahmen über die Eigenschaften unserer entfernten Vorfahren in Frage, sagen Paläontologen.

Tiefe Äste des Lebensbaums stehen oft im Fokus der Forschung. Bei der frühen Evolutionsgeschichte der Landwirbeltiere (Tetrapoden) liegt der Schwerpunkt auf der Zeit vor 385 bis 320 Millionen Jahren. Es wird angenommen, dass Kreaturen aus dieser Zeit die Grundlage für die Evolution und Diversifizierung von Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren, einschließlich Menschen, bildeten. Daher interessieren sich Paläontologen besonders für Fossilien früher Vertreter der Tetrapoden. Aber sie sind selten, und oft gibt es für einige Arten nur sehr wenige Fossilienfunde. Eine spannende Ausnahme ist jedoch ein Tier, das ein Team von Paläontologen in den USA nun ins Rampenlicht gerückt hat: Im US-Bundesstaat Iowa wurden Hunderte Knochen unterschiedlicher Größe von Whatcheeria-Exemplaren entdeckt.

Wie wuchsen frühe Landwirbeltiere?

Diese bis zu zwei Meter langen Raubtiere lebten dort vor etwa 331 bis 326 Millionen Jahren im Seengebiet. „Whatcheeria sieht für uns heute aus wie ein großer Salamander mit Krokodillederlinien – ein schmaler Kopf und viele Zähne“, sagt Co-Autor Ben Otoo von der University of Chicago. Die Tiere hatten auch starke Gliedmaßen, um ihr Gewicht an Land zu tragen, aber sie hatten auch anatomische Merkmale, die auf das Leben im und um Wasser hindeuten. Wie die Forscher erklären, handelte es sich um einen sogenannten Stammtetrapoden – einen Vertreter der Gruppe, auf die sich die Evolutionsgeschichte moderner Landtiere zurückführen lässt. „Whatcheeria ist einer der am besten vertretenen frühen Tetrapoden im Fossilienbestand, und die Fülle an Material ermöglicht es uns, Fragen zu seiner Biologie zu stellen, die für fast alle seiner Zeitgenossen unmöglich sind“, sagt Co-Autor Ken Angielczyk vom Field Museum . Chicago. In der aktuellen Studie haben die Forscher nun untersucht, inwieweit sich in den fossilen Knochen Spuren der Wachstumsprozesse dieser Tiere nachweisen lassen.

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Grundsätzlich ging man bisher davon aus, dass frühe Tetrapoden langsam und stetig größer wurden, ähnlich wie die heutigen primitiv aussehenden Wirbeltiere. Im Gegensatz dazu wachsen Jungtiere in modernen Tetrapoden normalerweise relativ schnell und hören dann auf zu wachsen, wenn sie das Erwachsenenstadium erreichen. Um zu sehen, wie sich Whatcheeria entwickelte, zielten die Forscher auf die Oberschenkelknochen von Individuen von Jungtieren bis zu ihrer maximal bekannten Größe. Dazu präparierten sie Knochendünnschnitte und untersuchten diese durchsichtigen Strukturen unter dem Mikroskop. Während das Tier wächst, bildet es mit jeder Wachstumsperiode neue Knochenschichten, erklärt Otoo. „Indem man untersucht, wie dick die Jahresringe zu Lebzeiten des Tieres sind, kann man herausfinden, wie das Tier im Laufe seines Lebens gewachsen ist“, sagt der Paläontologe.

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Whatcheeria wuchs schnell auf

Hinweise auf fibrolamelläres Knochengewebe deuten darauf hin, dass zumindest einige frühe Tetrapoden schnell die Größe eines Erwachsenen erreichten, anstatt langsam und stetig während des gesamten Lebens zu wachsen. © B.Otoo

Wie die Forscher berichten, waren sie überrascht, als sie die Whatcheeria-Knochenschnitte untersuchten: „Ich erinnere mich lebhaft, wie ich aufsprang und sagte, dass die Ergebnisse gegen die Regeln verstoßen, nach denen wir das Wachstum dieser frühen Tetrapoden entwickeln“, erinnert sich Erstautorin Megan Whitney. . Denn es schien, dass Whatcheeria zunächst sehr schnell wuchs, was dann später schwächer wurde. Besonders interessant waren Spuren von sogenanntem fibrolamellärem Knochengewebe. Bisher wurde angenommen, dass nur Amnionen (Reptilien, Vögel und Säugetiere) diese Strukturen aufweisen, die ihr schnelles Wachstumsmuster begleiten. Aber diese Art von Knochengewebe entstand wahrscheinlich schon früh in der Evolutionsgeschichte der Tetrapoden, wie die Ergebnisse zeigen.

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Es bleibt jedoch unklar, wie weit diese Merkmale bei Stammtetrapoden verbreitet waren. Auch das Wachstumsmuster dürfte für den Lebensstil von whatcheeria besonders wichtig gewesen sein: „Wenn Sie ein großes Apex-Raubtier sind, kann es von Vorteil sein, schnell zu wachsen, weil es es einfacher macht, andere Tiere zu jagen, anstatt selbst zur Beute zu werden.“ -von Stephanie Pierce von der Harvard University, Cambridge. Allerdings hat das Konzept auch Nachteile: Um schnell wachsen zu können, müssen genügend Nahrung und Ressourcen für das heranwachsende Tier vorhanden sein. In manchen Fällen kann es daher besser sein, langsamer und stetiger zu wachsen. Daher gibt es auch heute noch beide Konzepte. „Bei der Evolution geht es darum, verschiedene Lebensstile und Kombinationen von Eigenschaften auszuprobieren“, sagt Angielczyk.

Paläontologen wollen nun am Ball bleiben: Sie wollen die Knochenstrukturen anderer früher Tetrapoden untersuchen, um ihre Wachstumsstrategien und ihre mögliche Verbindung zu den ökologischen Nischen dieser Tiere aufzudecken.

Quelle: Harvard University, Field Museum, Artikel: Communications Biology, doi: 10.1038/s42003-022-04079-0

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