Neue Forschungen lösen ein 160 Jahre altes Rätsel um die Entstehung des Wirbelkörperskeletts

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Wissenschaftler der Universität von Manchester und der Universität von Bristol haben mit Hilfe starker Röntgenstrahlen in die Skelette einiger unserer ältesten Wirbeltier-Verwandten geblickt und ein 160 Jahre altes Rätsel über die Herkunft unserer Skelette gelöst.

Lebende Wirbeltiere haben Skelette aus vier verschiedenen Gewebetypen: Knochen und Knorpel (das Hauptgewebe, aus dem menschliche Skelette hergestellt werden) und Dentin und Zahnschmelz (die Gewebe, aus denen unsere Zähne konstruiert sind). Diese Gewebe sind einzigartig, da sie bei ihrer Entwicklung mineralisiert werden und dem Skelett Festigkeit und Steifigkeit verleihen.

Beweise für die frühe Entwicklung unserer Skelette finden wir in einer Gruppe fossiler Fische, die Heterostraci genannt werden und vor über 400 Millionen Jahren gelebt haben. Zu diesen Fischen gehören einige der ältesten Wirbeltiere mit einem mineralisierten Skelett, die jemals entdeckt wurden. Aus welchem ​​Gewebe bestehen die heterostrakischen Skelette?

Jetzt hat ein Team von Forschern der Universität Manchester, der Universität Bristol und des Paul Scherrer Instituts in der Schweiz mit Hilfe der Synchrotron-Tomographie einen detaillierten Einblick in heteroskopische Skelette gegeben: eine spezielle Art der CT-Untersuchung mit sehr hochenergetischer Röntgenstrahlung Partikelbeschleuniger. Mit dieser Technik hat das Team dieses mysteriöse Gewebe identifiziert.

Ein fossiler Heterostrakan, Errivaspis waynensis, aus dem frühen Devon (vor etwa 419 Millionen Jahren) von Herefordshire, UK.
(Bild: Keating et al. 2018)

Der leitende Forscher Dr. Joseph Keating von der Manchester School of Earth of Environmental Scientists erklärte: “Heterostrakische Skelette bestehen aus einem sehr seltsamen Gewebe, das Aspidin genannt wird. Es ist von winzigen Röhrchen durchzogen und ähnelt nicht den Geweben von heute lebenden Wirbeltieren. Über 160 Jahre haben sich Wissenschaftler gefragt, ob Aspidin ein Übergangsstadium in der Evolution von mineralisiertem Gewebe ist.”

Die Ergebnisse dieser Studie, die jetzt in Nature Ecology and Evolution veröffentlicht wurden, zeigen, dass die winzigen Röhrchen Hohlräume sind, in denen sich ursprünglich Faserbündel aus Kollagen befanden, eine Art von Protein, das in Haut und Knochen vorkommt.

Diese Befunde ermöglichten Dr. Keating, alle Hypothesen für die Identität des Gewebes auszuschließen – bis auf eine: Aspidin ist der früheste Nachweis von Knochen im Fossilienbestand.

Co-Autor Professor Phil Donoghue von der University of Bristol kommentiert: “Diese Erkenntnisse ändern unsere Sicht auf die Entwicklung des Skeletts. Aspidin wurde früher als Vorläufer für mineralisiertes Wirbeltiergewebe angesehen. Wir zeigen, dass Aspidin in der Tat ein Art von Knochen ist und das sich all diese Gewebe Millionen von Jahren früher entwickelt haben müssen.”

Veröffentlichung: Joseph N. Keating, Chloe L. Marquart, Federica Marone, Philip C. J. Donoghue. The nature of aspidin and the evolutionary origin of bone. Nature Ecology & Evolution, 2018; DOI: 10.1038/s41559-018-0624-1

Quelle: off. Pm der University of Manchester und der University of Bristol

Titelbildunterschrift: Die frühesten Wirbeltiere mit einem mineralisierten Skelett waren gepanzerte, kieferlose Fische wie Anglaspis heintzi, ein Heterostrakan, der vor etwa 419 Millionen Jahren lebte.
(Bild: Wikimedia (CC BY-SA 4.0))

 

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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.