Sie wurden schnell von kleinen zu großen Raubtieren: Überraschenderweise wuchsen einige der frühen Vertreter der Landwirbeltiere offenbar extrem schnell. Dies wird durch eine Untersuchung der Knochenstrukturen eines alten Tetrapoden belegt, der vor etwa 330 Millionen Jahren nach Beute jagte. Die Entdeckung stellt frühere Annahmen über die Eigenschaften unserer entfernten Vorfahren in Frage, sagen die Paläontologen.
Die tiefen Verzweigungen im Baum des Lebens stehen oft im Fokus 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 Kreaturen aus dieser Zeit die Grundlage für die Evolution und Diversifizierung von Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren einschließlich des Menschen bildeten. Paläontologen interessieren sich daher besonders für Fossilien früher Vertreter der Tetrapoden. Aber sie sind selten, und oft gibt es nur sehr wenige fossile Aufzeichnungen über eine Art. Eine spannende Ausnahme ist jedoch ein Tier, das ein Team amerikanischer Paläontologen nun ins Rampenlicht rückt: An einem Fundort im US-Bundesstaat Iowa wurden hunderte Knochen von mehreren Whatcheeria-Individuen unterschiedlicher Größe entdeckt.
Wie wuchsen die frühen Landwirbeltiere?
Diese bis zu zwei Meter langen Raubtiere lebten vor etwa 331 bis 326 Millionen Jahren im Bereich eines Sees. „Whatcheeria würde uns heute als großer Salamander mit Krokodilszügen erscheinen – mit schmalem Kopf und vielen Zähnen“, sagt Co-Autor Ben Otoo von der University of Chicago. Die Tiere hatten auch robuste Gliedmaßen, die ihr Gewicht an Land tragen konnten, aber sie hatten auch anatomische Merkmale, die auf ein Leben im und am 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 Co-Autor Ken Angielczyk vom Field Museum in Chicago. In der aktuellen Studie haben die Forscher nun untersucht, inwieweit sich in den fossilen Knochen Spuren von Wachstumsvorgängen dieser Tiere nachweisen lassen.
Im Grunde dachte man früher, dass die frühen Tetrapoden langsam und kontinuierlich größer wurden, ähnlich den heutigen primitiv aussehenden Vertretern der Wirbeltiere. Bei modernen Tetrapoden hingegen wachsen Jungtiere normalerweise relativ schnell und hören dann auf zu wachsen, wenn sie das Erwachsenenniveau erreichen. Um zu sehen, wie sich Whatcheeria entwickelte, zielten die Forscher auf die Oberschenkelknochen von Individuen, die von Jungtieren bis zur bekannten Maximalgröße reichten. Dazu präparierten sie dünne Knochenscheiben und untersuchten diese durchsichtigen Strukturen unter dem Mikroskop. Wenn ein Tier wächst, bildet es für jede Wachstumsperiode neue Knochenschichten, erklärt Otoo. „Indem man untersucht, wie dick die Jahresringe über ein Tierleben sind, kann man herausfinden, wie das Tier im Laufe seines Lebens gewachsen ist“, sagt der Paläontologe.
Whatcheeria wuchs schnell auf
Wie die Forscher berichten, stießen sie bei der Untersuchung der Whatcheeria-Knochenscheiben auf eine Überraschung: „Ich erinnere mich, dass ich aufgesprungen bin und gesagt habe, dass die Ergebnisse gegen Regeln verstoßen, die wir für die Evolution des Wachstums dieser frühen Tetrapoden verwenden“, erinnert sich Erstautorin Megan Whitney. Denn es wurde deutlich, dass Whatcheeria zunächst sehr schnell wuchs, was dann später schwächelte. Besonders interessant waren Spuren von sogenanntem fibrolamellärem Knochengewebe. Bisher wurde angenommen, dass nur Amnioten (Reptilien, Vögel und Säugetiere) diese Strukturen aufweisen, die ihre schnellen Wachstumsmuster begleiten. Aber anscheinend hat sich diese Art von Knochengewebe früh in der Evolutionsgeschichte der Tetrapoden entwickelt, wie die Ergebnisse zeigen.
Es ist jedoch noch unklar, wie weit diese Merkmale bei den Stammfederapoden verbreitet waren. Das Wachstumsmuster könnte auch für den Lebensstil von whatcheeria besonders wichtig gewesen sein: „Wenn Sie ein großes Apex-Raubtier sind, kann es von Vorteil sein, schnell groß zu werden, da es es einfacher macht, andere Tiere zu jagen, anstatt selbst zur Beute zu werden.“ , sagt co. -Autorin Stephanie Pierce von der Harvard University in 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 gibt es auch heute noch beide Konzepte. „Bei der Evolution geht es darum, verschiedene Lebensweisen und Kombinationen von Eigenschaften auszuprobieren“, sagt Angielczyk.
Die 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
