Überraschungs-Befund bei Ur-Landwirbeltieren – wissenschaft.de

Sie gingen schnell von kleinen zu großen Raubtieren über: Überraschenderweise wuchsen einige der frühesten Vertreter der Landwirbeltiere offenbar sehr schnell. Dies wird deutlich, wenn man die Knochenstrukturen eines alten Tetrapoden untersucht, der vor etwa 330 Millionen Jahren Beute jagte. Die Entdeckung stellt frühere Annahmen über die Eigenschaften unserer entfernten Vorfahren in Frage, sagen Paläontologen.

Die tiefen Verzweigungen des Lebensbaumes sind oft Gegenstand der Forschung. Bei der frühen Evolutionsgeschichte der Landwirbeltiere (Tetrapoden) liegt der Fokus auf der Zeit vor 385 bis 320 Millionen Jahren. Es wird angenommen, dass die Kreaturen dieser Ära die Grundlage für die Entwicklung und Diversifizierung von Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren, einschließlich Menschen, bildeten. Paläontologen interessieren sich daher besonders für Fossilien früher Vertreter von Tetrapoden. Aber sie sind selten, und oft gibt es nur sehr wenige Fossilien der Art. Eine spannende Ausnahme ist jedoch ein Tier, das ein Team von Paläontologen aus den USA nun ins Rampenlicht rückt: Im US-Bundesstaat Iowa wurden hunderte Knochen unterschiedlicher Größe von Whatcheeria-Individuen gefunden.

Wie sind frühe Wirbeltiere gewachsen?

Diese bis zu zwei Meter langen Raubtiere lebten dort vor etwa 331 bis 326 Millionen Jahren im Seengebiet. „Whatcheeria würde für uns heute wie ein großer Salamander mit Krokodilszügen aussehen – mit schmalem Kopf und vielen Zähnen“, sagt Co-Autor Ben Otoo von der University of Chicago. Die Tiere hatten auch kräftige Gliedmaßen, die ihr Gewicht an Land trugen, aber sie hatten auch anatomische Merkmale, die auf ein 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 der heutigen 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 Ken Angielczyk vom Field Museum. Chicago. In dieser Studie haben Forscher nun untersucht, inwieweit sich Spuren von Wachstumsvorgängen dieser Tiere in fossilen Knochen nachweisen lassen.

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Grundsätzlich ging man bisher davon aus, dass frühe Tetrapoden langsam und stetig größer wurden, wie die heutigen primitiv aussehenden Wirbeltiere. Im Gegensatz dazu neigen Jugendliche in modernen Tetrapoden dazu, relativ schnell zu wachsen und hören auf zu wachsen, wenn sie das Erwachsenenniveau erreichen. Um zu sehen, wie sich Whatcheeria entwickelt hat, zielten die Forscher auf die Oberschenkelknochen von Individuen bis zur maximal bekannten Jungtiergröße. Dazu präparierten sie dünne Knochenscheiben und untersuchten diese durchsichtigen Strukturen unter dem Mikroskop. Während das Tier wächst, bildet es während jeder Wachstumsperiode neue Knochenschichten, erklärt Otoo. „Indem man untersucht, wie dick die Jahrringe während des Lebens 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

Beweise aus fibrolamellärem Knochengewebe deuten darauf hin, dass zumindest einige frühe Tetrapoden schnell die Größe eines Erwachsenen erreichten, anstatt ihr ganzes Leben lang langsam und stetig zu wachsen. © B.Otoo

Wie die Forscher berichten, stießen sie bei der Untersuchung von Whatcheeria-Knochen auf eine Überraschung: „Ich erinnere mich lebhaft, wie ich aufsprang und sagte, dass die Ergebnisse die Regeln brechen, die wir verwenden, um das Wachstum dieser frühen Tetrapoden zu entwickeln“, erinnert sich Erstautorin Megan Whitney. . Denn es stellt sich heraus, dass Whatcheeria zunächst sehr schnell gewachsen ist, was sich dann später verlangsamt hat. Besonders interessant waren die Spuren des sogenannten fibrolamellären Knochengewebes. Bisher wurde angenommen, dass nur Amnioten (Reptilien, Vögel und Säugetiere) diese Strukturen aufweisen, die mit ihrem schnellen Wachstum zusammenhängen. Aber anscheinend hat sich diese Art von Knochengewebe früh in der Evolutionsgeschichte der Tetrapoden entwickelt, wie die Ergebnisse zeigen.

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Es ist jedoch unklar, wie weit verbreitet diese Merkmale bei Stamm-Tetrapoden waren. Das Wachstumsmuster könnte auch für den Lebensstil der Whatcheeria besonders wichtig gewesen sein: „Wenn Sie ein großes Apex-Raubtier sind, kann es von Vorteil sein, schnell groß zu werden, weil es es einfacher macht, andere Tiere zu jagen, anstatt selbst zur Beute zu werden.“ -Geschrieben 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 kontinuierlicher zu wachsen. Daher existieren noch beide Konzepte. „Die Evolution probiert verschiedene Kombinationen von Lebensstilen und Eigenschaften aus“, sagt Angielczyk.

Paläontologen wollen nun am Ball bleiben: Sie wollen die Knochenstrukturen anderer früher Tetrapoden untersuchen, um ihre Wachstumsstrategien und ihre mögliche Beziehung 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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