Der Angriff eines räuberischen Tintenfischs, schwere Verletzungen am Kopf und Auge, der verzweifelte Kampf ums Überleben – all das liest Privatdozentin Dr. Brigitte Schoenemann aus den Überresten eines Tieres. Vor 465 Millionen Jahren versteinert der Trilobit, den die Kölner Biologin vom Zoologischen Institut und Institut für Biologiedidaktik nun untersuchte.
Der Angriff eines räuberischen Tintenfischs, schwere Verletzungen am Kopf und Auge, der verzweifelte Kampf ums Überleben – all das liest Privatdozentin Dr. Brigitte Schoenemann aus den Überresten eines Tieres. Vor 465 Millionen Jahren versteinert der Trilobit, den die Kölner Biologin vom Zoologischen Institut und Institut für Biologiedidaktik nun untersuchte. Minuziös wie eine Gerichtspathologin analysierte sie die Verletzungen, aus denen sie ein entscheidendes Ereignis im Lebenslauf des Trilobiten, eines ausgestorbenen Verwandten der heutigen Krebse und Insekten, rekonstruieren konnte. Aus der Tatsache, dass das Tier überlebte, folgert sie, dass Tiere bereits im Paläozoikum über ein gut funktionierendes Immunsystem verfügt haben.
Ihre Untersuchung wird nun in Scientific Reports 2016 veröffentlicht.
Fossil eines Trilobiten
Trilobiten sind ausgestorbene Verwandte von Spinnentieren, Krebsen und Insekten, die damals als vorherrschende Tiergruppe die Meere des Paläozoikums besiedelte. Wie bei ihren Verwandten wird ihr Panzer zu klein, wenn sie wachsen; sie müssen ihn abwerfen. Dazu platzt der Panzer an Sollbruchstellen (Suturen) auf, das Tier schlüpft heraus. Zurück bleibt das leere Häutungshemd, die sogenannte Exuvie, deren Versteinerungen man mitunter findet. Die von Schoenemann und ihren Kollegen untersuchte Exuvie besteht aus Teilen des Häutungshemds des seltenen Trilobiten Telephina intermedia (Thorslund, 1935), der vor ca. 465 Millionen Jahren die warmen Meere rund um das heutige Skandinavien bewohnte. Bei dieser Art liegen die Sollbruchstellen auf dem Kopf zwischen Augen und Stirn (Glabella). Bei der Häutung wird der mittlere Teil wie der Deckel einer Dose aufgeklappt um das Tier zu entlassen. Dabei trennen sich die harten Schalen der Seitenwangen mit den Augen von dem Schalenteil der Stirn.
Genau dies konnten Schoenemann und ihre Ko-Autoren auch beim rechten Auge beobachten; es liegt rechts neben dem Rest des Häutungshemdes. Das linke Auge aber war unverändert in der alten Position und noch in Verbindung mit dem Rest der Exuvie – ein unscheinbarer, aber wichtiger Befund. Was konnte er bedeuten?
Bei genauerer Untersuchung des linken Auges bemerkte die Wissenschaftlerin, dass die Augenoberfläche einige tiefe Dellen aufwies; die Facetten, die früher ein faszinierendes, geordnetes Netzwerk von über tausend Einzellinsen wie in einem Libellenauge zeigten, waren ungeordnet, von unterschiedlicher Größe und fehlten in weiten Arealen des Auges ganz. Es fand sich nur eine glatte Oberfläche, die allerdings die alte, fast halbkugelförmige Form des Auges aufrechterhielt. Auch auf der Stirn, der Glabella, fand die Wissenschaftlerin einige solcher Dellen und stark verzahnte Linien, die von der größten dieser Dellen entspringen und sternförmig über den Kopf des Tierchens verlaufen, wobei sich eine davon oberhalb des linken Auges entlangzieht.
Schoenemann konnte den Grund für die Dellen in Auge und Kopf des Tierchens eindeutig bestimmen: Zu der Zeit, in der T. intermedia lebte, erschienen vermehrt Tintenfische (orthocone Nautiloiden, Cephalopoda) in den marinen Ökosystemen, aggressive Räuber, die mit einem harten Hornschnabel bewehrt waren – vor allem aber mit einer äußerst effektiven, ebenfalls hornigen Raspelzunge (Radula). Offensichtlich hatte hier einer dieser Räuber zugebissen, wobei der Trilobit jedoch knapp entkommen konnte. Der harte Schnabel verursachte die Dellen im Kopf des Trilobiten und seine Raspelzunge verletzte das Auge des Tierchens so schwer, dass die Facetten zerstört wurden. Auch die Schale des Kopfes war durch den Druck des Bisses geplatzt. Es gelang aber, die Verletzungen wieder zu verheilen, wobei die starke Verzahnung der aufeinandertreffenden Plattengrenzen eine höhere mechanische Belastbarkeit gewährleistete. Auch der Riss oberhalb des Auges war verwachsen – damit aber auch die Häutungsnaht, das Tor zur Außenwelt.
Augen regenerieren im Tierreich sehr selten. Umso bemerkenswerter erscheint es hier, dass die verletzte Oberfläche des Auges offensichtlich schnell und effektiv geschlossen wurde, um ein Auslaufen des Tierchens zu verhindern. Vor fast einer halben Milliarde von Jahren existierte also offensichtlich bereits ein effektives Immunsystem, das das Überleben des Individuums und der unter selektivem Druck stehenden Art auch bei größeren Verletzungen sicherte.
Ein dramatisches Problem ergab sich für den Trilobiten jedoch aus dem während des Heilungsprozesses mit dem Hauptteil des Panzers verwachsenen linken Auge. Während der nächsten Häutung hatte das Tier durch die verwachsene Häutungsnaht über dem Auge zunächst keine Möglichkeit, sich nach erfolgtem Wachstum aus dem alten Panzer zu befreien – ein Todesurteil. Der große Riss im Häutungshemd weiter oberhalb des Auges aber deutet daraufhin, dass es dem Trilobiten doch gelungen ist, wahrscheinlich unter Aufbringen aller Kräfte, den Panzer schließlich zu sprengen, zu zerreißen und in ein neues Leben zu entkommen.
Artikel: Traces of an ancient immune system – how an injured arthropod survived 465 million years ago.
Pia Gaupels
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