Sind Gehirne fossiler Gliederfüßer doch ein Irrtum?

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Kürzlich beschrieben Forscher Gehirne, Teile des Nerven- und Gefäßsystems sowie des Herzens in uralten fossilen Gliederfüßern aus China namens Fuxianhuia, verglichen diese mit Nerven- und Gefäßsystemen lebender Arthropoden und zogen Rückschlüsse zur Evolution der Gliederfüßergehirne. Eine Chinesisch–Deutsche Arbeitsgruppe unter Leitung von Jianni Liu vom Early Life Institute der Northwest University Xi’an /China sowie der FU Berlin und dem Museum für Naturkunde Berlin stellt diese Ergebnisse nun in Frage und erklärt die gehirn-und gefäßähnlichen Strukturen in Fuxianhuia als Reste von Biofilmen aus Mikroben, die sich infolge der Zersetzung der Organismen im Fossilisationsprozess bildeten.

Fossil eines Fuxianhuia protensa. (Foto: Naturkundemuseum Berlin)

Der Gliederfüßer Fuxianhuia protensa aus der ca. 500 Millionen Jahre alten UNESCO-geschützten Chengjiang Fossil-Lagerstätte Chinas ist eine inzwischen sehr bekannte Art, die Ziel vieler Studien war. Sie könnte so etwas wie eine ‚Schlüsselart‘ für unser Verständnis der Evolution der Arthropoden darstellen. Gut erhaltene Stücke zeigen nicht nur die Außenform des Tieres, sondern auch Innenstrukturen – von denen einige vor kurzem als Teile das Gehirns bzw. Nervensystems oder des Blutgefäßsystems interpretiert worden waren.

Diese Beobachtungen erschienen etwas überraschend, weil es sich um filigrane und leicht zersetzbare Organsysteme handelt, die sonst nie im Fossilisationsprozess erhalten blieben. Aufgrund dieser Problematik hat ein internationales Forscherteam vom Early Life Institute in Xi’an, der Freien Universität Berlin und vom Museums für Naturkunde Berlin nun eine Detailstudie von mehreren hundert Resten von Fuxianuia protensa in verschieden Erhaltungszuständen vorgelegt. Die Ergebnisse wurde in der internationalen Fachzeitschrift Proceedings of the Royal Society B veröffentlicht.

Die Paläobiologinnen und -biologen Liu, Steiner, Dunlop und Shu fanden heraus, dass die Strukturen, die bislang als Gehirne mit einer sehr spezifischen und ausgeprägten Anatomie sowie als Reste des weiteren Nervensystems und des Blutgefäßsystems angesehen worden waren tatsächlich in 10 % aller untersuchten Fossilien vorhanden waren, allerdings mit einer außergewöhnlich großen Variabilität in Form und Größe. Das Team untersuchte alternative Möglichkeiten der Interpretation der gehirn- und gefäßähnlichen Fossilstrukturen.

Wichtige Hinweise gaben Studien von Fossilisationsversuchen moderner Gliederfüßer, die die Reihenfolge und Dauer der Zersetzung von Organen nach dem Tode untersuchten. Diese Versuche zeigten, dass das Nervensystem und das Gefäßsystem (wie Gehirn und Herz) in modernen Gliedertieren zu den ersten Strukturen gehören, die innerhalb von wenigen Tagen schnell zersetzt werden. Stattdessen breiten sich Bakterien aus dem Darmtrakt schnell in dem gesamten Körper aus und bilden strukturierte, sogenannte ‚Biofilme‘, d.h. organische Schichten bestehend aus Bakterien und Schleimen.

Diese zersetzen nach dem Darmgewebe alle inneren Organe und erzeugen Strukturen, die im Kopfbereich wie ein Gehirn und Nervensystem oder im Körper wie ein Blutgefäßsystem aussehen können. Liu et al. schlugen vor, das solche Biofilme eine bessere Erklärung für die Strukturen in Fuxianhuia darstellen, was auch bedeutet das echte Gehirne und andere weichkörperliche Organe in diesen Fossilen leider weiterhin unbekannt sind. In der weiteren Schlussfolgerung der Arbeit von Liu et al. kamen die Forscherinnen und Forscher zu der Schlussfolgerung, das eine Erhaltung von Nervensystemen und Blutgefäßen in Fossilien generell nur unter extremen Ausnahmebedingungen möglich ist und dass in Zukunft Forscher, die der Meinung sind so etwas in Fossilen gefunden zu haben, die Möglichkeiten von bakteriellen Artefakten des Versteinungsprozesses ausschließen müssen.

Veröffentlichung: Liu, J., Steiner, M., Dunlop, J. A. & Shu, D. 2018. Microbial decay analysis challenges interpretation of putative organ systems in Cambrian fuxianhuiids. Proceedings of the Royal Society B.

Quelle: off. Pn des Naturkundemuseums Berlin

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Pia Gaupels

Pia Gaupels, 30, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. Sie hat die Facebook-Seite GeoHorizon gegründet. Zudem hat sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung.