Schwanger vor 245 Millionen Jahren

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Der Fossilbericht liefert nur gelegentlich verlässliche Informationen zur Fortpflanzungsbiologie ausgestorbener Arten. Zu den seltenen Funden gehören Fossilien, die Embryonen im Körper der Muttertiere zeigen. Aus einer chinesischen Fundstelle hat nun ein internationales Forscherteam rund um den namhaften Paläontologen Michael Benton ein Fossil beschrieben, dass unser Verständnis von der Verteilung verschiedener Fortpflanzungsmethoden im Stammbaum der Reptilien bedeutend erweitert.

Das chinesisch-amerikanisch-britisch-australische Forscherteam beschreibt in der neuen Ausgabe von „Nature Communications“ das Fossil eines langhalsigen Reptils von ursprünglich vielleicht rund 2 m Länge. Der lange Hals wurde von langgestreckten Wirbeln mit langen Halsrippen gebildet, die zunächst am meisten auffallen. Weiter umfasst das Fossil Teile des Rumpfskeletts, der Hinterbeine und der Schwanzwirbelsäule.  Eingebettet in feinkörnigen Kalkstein, leider durch Zerfall und Erosion auf drei verschiedene Steinplatten verteilt, wurde das unvollständige Skelett im Jahre 2008 im Landkreis Luoping in der Provinz Yunnan im südwestlichen China gefunden. Die Gesteine, denen es entstammt, wurden vor 245 Millionen Jahren in der mittleren Trias in einem damaligen Meeresbecken zwischen verschiedenen Inseln, die zu jener Zeit im Bereich Chinas existierten, abgelagert. Diese Sedimente gaben bereits tausende gut erhaltener Fossilien einer artenreichen Meeresfauna frei. Das nun beschriebene Individuum wurde von den Forschern der Gattung Dinocephalosaurus zugerechnet, von der man aus der Region bereits tausende verschiedene Exemplare kennt.

Dinocephalosaurus gehört zu einer ausgestorbenen Reptiliengruppe namens Protorosauria, die man aus Perm und Trias kennt. Ihre Vertreter besitzen zum Teil ausgesprochen starke Spezialisierungen. So gehört Dinocephalosaurus zu jenen Protorosauriern, die sich an eine marine Lebensweise anpassten – seine Gliedmaßen zum Beispiel waren bereits teilweise zu Paddeln umgeformt und der lange Hals diente wohl dazu die Reichweite bei der Jagd nach Fischen zu erhöhen. Stammesgeschichtlich interessant sind die Protorosaurier, weil sie ein basaler Seitenzweig der Archosauromorpha darstellen – jener größeren Gruppe, die neben einigen ausgestorbenen Seitenlinien auch die große Hauptlinie der Archosauria umfasst, zu denen Dinosaurier, Krokodile und Vögel gehören. Das Verständnis der frühen Stammesgeschichte der Archosauromorpha war lange Zeit nicht sonderlich gut, inzwischen jedoch konnten hier einige Punkte durch neue Funde und neue Analysen alter Funde aufgehellt werden. Der neue Fund von Dinocephalosaurus steuert nun ein weiteres Detail bei.

Bauchinhalt. Zwischen den Rippen des erhaltenen Rumpfskeletts entdeckten die Forscher bei dem neuen Exemplar nämlich die Überreste weiterer Knochen. Zum einen offensichtliche Fischknochen, die mit Fischkopf in Richtung des Beckens des Reptils orientiert waren. Dies deuten die Forscher als letzte Mahlzeit: Fische werden von ihren Fressfeinden stets mit dem Kopf zuerst runtergeschlungen, damit sich Flossenstrahlen und Kiemen nicht im Schlund verhaken. Die Stromlinienform wird hier zum Verhängnis des Gefressenen.

Zum anderen fanden sie im hinteren Rumpfbereich deutlich andere Knochen: Lange Halswirbel, kürzere Rumpfwirbel und relativ gut verknöcherte Beinknochen – alle diese Knochen sahen aus wie Miniaturversionen der entsprechenden Skelettelemente des erwachsenen Dinocephalosaurus-Exemplars. Sie befanden sich in einer anscheinend grob zusammengerollten Haltung, wobei das mutmaßliche Kopfende der Halswirbelsäule in Richtung des vorderen Rumpfbereiches des erwachsenen Tieres zeigte. Dies wertete das Forscherteam als sichere Kennzeichen für einen Embryo!

Unvollständiges Skelett von Dinocephalosaurus

Zeichnung des unvollständigen Skeletts eines Dinocephalosaurus mit Embryo. b: Die Anordnung der Knochen in Fundlage. Die Halswirbel des erwachsenen Individuums sind rechts unten farbig hervorgehoben. Links liegen die Rumpfreste, links unten Reste der Hinterbeine und des Schwanzes. Pink markiert sind die Knochen des Embryos. Maßstab: 20 cm. d: Die Knochen des Embryos in der Vergrößerung. Quelle: Liu et al. 2017. 

 

Die Bedeutung des Fundes. Diese Interpretation legt also nahe, dass Dinocephalosaurus lebendgebärend war. Unter Betrachtung seiner Lebensumstände war dies nicht so verwunderlich: Als vermutlich praktisch voll marines Reptil, das sich an Land nur noch höchst umständlich oder gar nicht mehr wirklich bewegen konnte, war eine Eierablage an Land ein zunehmend riskantes Unternehmen. Evolutiv wäre die Umstellung auf eine lebendgebärende Fortpflanzung durchaus naheliegend gewesen. Einen ähnlichen Übergang kennt man inzwischen auch von anderen ausgestorbenen marinen Reptiliengruppen – das prominenteste Beispiel sind die Ichthyosaurier. Doch alle bekannten Beispiele dafür stammen entweder aus sehr basalen Reptiliengruppen oder aus der größeren Gruppe der Lepidosauromorpha, zu denen heute die Echsen und Schlangen gehören. Auch heute gibt es noch lebendgebärende Echsen und Schlangen, die sogar an Land leben. Nach allem was man weiß, geschah die Umstellung vom Eierlegen auf die Lebendgeburt innerhalb der Lepidosauromorph mehrfach im Laufe der Stammesgeschichte und wahrscheinlich aufgrund unterschiedlicher Selektionsfaktoren.  Dinocephalosaurus jedenfalls fällt aus diesem Muster heraus: Er ist der erste Vertreter der Archosauromorpha, für den nun eine Fortpflanzung mit Lebendgeburt nachgewiesen oder auch nur nahegelegt ist. Für keinen anderen Vertreter ist dies bisher gelungen – für kein Krokodil, keinen Dinosaurier, keinen Vogel.

Diese offenkundige Abwesenheit einer bei anderen Reptilien so häufig auftretenden Entwicklung in der ansonsten so vielgestaltigen Gruppe der Archosauromorpha ist schon früher aufgefallen und viel diskutiert worden. Eventuell verhindern die sehr hartschaligen Eier der meisten Archosaurier (man denke ans Hühnerei) einen solchen Schritt. Speziell bei den Vögeln könnten die Anpassungen ans Fliegen die Entwicklung einer Lebendgeburt vereitelt haben. Aber eine klare Antwort darauf gibt es nicht. Nun zeigt Dinocephalosaurus, dass zumindest manche ursprünglicheren Archosauromorpha diesen Entwicklungsschritt doch gegangen sind bzw. gehen konnten. Die Debatte wird nun also um einen Punkt erweitert. Warum war es bei den Protorosauriern möglich, bei späteren Archosauromorphen nicht? Eine erste Überlegung wird bereits in dem neuen Paper geäußert: Eventuell spielten auch die Systeme zur Geschlechterfestlegung beim Embryo eine Rolle. Bei den meisten lebendgebärenden Reptilien wird das Geschlecht genetisch festgelegt (vergleichbar zur Festlegungsweise bei uns Menschen). Bei anderen Reptilien, von denen man weiß, dass sie nur Eier legen, Krokodile und Schildkröten zum Beispiel, wird das Geschlecht über die Temperatur festgelegt. Möglicherweise steht eine solche temperaturabhängige Geschlechtsausbildung der Entwicklung eines viviparen Fortpflanzungssystems (also mit Lebendgeburt) im Wege. Dies würde im Umkehrschluss bedeuten, dass Dinocephalosaurus (und dann vielleicht viele andere basale Archosauromorpha) eine genetische Festlegung des Geschlechts besaßen. Letzteres ist zwar auch bei Vögeln der Fall, aber bei diesen gibt es, wie angedeutet, vielleicht andere Gründe dafür, dass sie nie vom Ei weggekommen sind.

Artikel

Liu, J., Organ, C.L., Benton, M.J., Brandley, M.C. & Aitchison, J.C. (2017), Live birth in an archosauromorph reptile. Nature Communications 8, 14445; DOI:10.1038/ncomms14445

 

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Stefan Reiss

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