Säugetier-Vorläufer mit reptilartiger Reproduktionsform wirft Licht auf die Entwicklung des Gehirns

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Verglichen mit dem Rest der Tierwelt haben Säugetiere die größten Gehirne und produzieren einige der kleinsten Nachkommen. Ein  von Forscher der University of Texas at Austin neu beschriebenes Fossil eines ausgestorbenen Säugetier-Verwandten – und ihrer 38 Babys – ist einer der besten Beweise dafür, dass eine Schlüsselentwicklung in der Evolution der Moment war, als Säugetiere die Brutkraft gegen Gehirnpower eintauschten.

Der Fund gehört zu den seltensten der seltenen, weil er die einzigen bekannten Fossilien von Säuglingen aus allen Säugetiervorläufern enthält, sagten Forscher von der University of Texas at Austin, die die fossilisierte Familie entdeckten und untersuchten. Aber die Anwesenheit so vieler Jungen- mehr als das Doppelte der durchschnittlichen Wurfgröße eines rezenten Säugetiers – zeigte, dass es sich ähnlich wie Reptilien vermehrte. Forscher glauben, dass die Jungen sich wahrscheinlich in Eiern entwickelten oder gerade erst geschlüpft waren, als sie starben.

Die Studie, die am 29. August in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, beschreibt Exemplare, von denen Forscher sagen, dass sie helfen könnten zu erklären, wie Säugetiere einen anderen Ansatz zur Fortpflanzung entwickelten als ihre Vorfahren, die eine große Anzahl an Nachkommen hervorbrachten.

 

Der Schädel eines Kayentatherium-Jungen. Es ist etwa 1 Zentimeter lang. (Bild: Eva Hoffman / Die Universität von Texas in Austin.)

“Diese Babys stehen an einem wirklich wichtigen Punkt im evolutionären Baum”, sagte Eva Hoffman, die die Forschung über das Fossil als Doktorandin an der UT Jackson School of Geosciences leitete. “Sie hatten viele Eigenschaften, die den modernen Säugetieren ähnelten, Eigenschaften, die für das Verständnis der Evolution von Säugetieren relevant sind.”

Der Säugetier-Angehörige gehörte zu einer ausgestorbenen Art von Pflanzenfresser namens Kayentatherium wellesi, die vor etwa 185 Millionen Jahren zeitgleich neben den Dinosauriern lebte. Wie Säugetiere hatte Kayentatherium wahrscheinlich Haare.

Als man das Fossil vor mehr als 18 Jahren in einer Felsformation in Arizona entdeckte, dachte er, dass er ein einzelnes Exemplar mitbringen würde. Er hatte keine Ahnung von den Dutzenden Jungtieren, die es enthielt.

Sebastian Egberts, ein ehemaliger Doktorand und Fossilienpräparator an der Jackson School, entdeckte Jahre später die ersten Anzeichen der Babys, als er 2009 ein korngroßes Stück Zahnschmelz entdeckte, als er das Fossil untersuchte.

“Es sah nicht wie ein spitzer Fischzahn oder ein kleiner Zahn von einem primitiven Reptil aus”, sagte Egberts, der jetzt Lehrer für Anatomie am Philadelphia College of Osteopathic Medicine ist. “Es sah eher aus wie ein molarer Zahn (molarähnlicher Zahn) – und das hat mich sehr aufgeregt.”

Eine Ill.,, die die 38 Kayentatherium Babys darstellt, die mit einem erwachsenen Exemplar gefunden wurden. Sie sind die einzigen bekannten Fossilien von Babys eines ausgestorbenen Säugetier-Verwandten, die während des frühen Jura lebten. (Darst.: Eva Hoffman / Die Universität von Texas in Austin.)

Ein CT-Scan des Fossils ergab eine Handvoll Knochen im Gestein. Allerdings brauchte es in den nächsten 18 Jahren Fortschritte in der CT-Bildgebungstechnologie, das Fachwissen der Techniker von UT Austins hochauflösender Röntgen-Computertomographie-Einrichtung und die umfangreiche digitale Verarbeitung von Hoffman, um den Rest der Babys zu enthüllen – nicht nur Kiefer und Zähne, sondern vollständige Schädel und Teilskelette.

Die von Hoffman erstellten 3D-Visualisierungen erlaubten ihr eine gründliche Analyse des Fossils, das bestätigte, dass die winzigen Knochen den Babys gehörten und der gleichen Spezies wie der Erwachsene angehörten. Ihre Analyse ergab auch, dass die Schädel der Babys wie verkleinerte Nachbildungen des Erwachsenen waren, mit Schädeln, die ein Zehntel der Größe, aber ansonsten proportional waren. Dieser Befund steht im Gegensatz zu Säugetieren, die Babys haben, die mit verkürzten Gesichtern und Knollenköpfen geboren sind, um große Gehirne zu erklären.

Das Gehirn ist ein energieintensives Organ, und Schwangerschaft – ganz zu schweigen von Kindererziehung – ist ein energieintensiver Prozess. Die Entdeckung ist, dass Kayentatherium ein winziges Gehirn und viele Säuglinge hatte, obwohl sie sonst viel mit rezenten Säugetieren gemeinsam haben. Dies deutet darauf hin, dass ein es kritischer Schritt in der Evolution war, große Würfe gegen große Gehirne zu tauschen und dass dieser Schritt später in der Evolution der Säugetiere geschah.

“Nur ein paar Millionen Jahre später hatten Säugetiere diesen evolutionären Schritt getan, besaßen große Gehirne und eine kleine Wurfgröße”, sagte Rowe.

Die von den Forschern entdeckten Fossilien gehören zur Art Kayentatherium, einem ausgestorbenen Säugetier-Verwandten, der während des frühen Jura lebte. (Grafik: Eva Hoffman / Die Universität von Texas in Austin.)

 

Der Säugetieransatz für die Reproduktion bezieht sich direkt auch auf die menschliche Entwicklung – einschließlich der Entwicklung unseres eigenen Gehirns. Indem wir auf unsere frühen Säugetiervorfahren zurückblicken, können die Menschen mehr über den Evolutionsprozess erfahren, der dazu beitrug, uns als Spezies zu formen, sagte Rowe.

“Es gibt weitere tiefe Rätsel über die Evolution, die Evolution der Säugetierintelligenz, des Verhaltens und der Physiologie, die aus einem bemerkenswerten Fossil wie diesem herausgepresst werden können. Jetzt haben wir die Technologie, um es zu studieren”, sagte er.

Veröffentlichung: Eva A. Hoffman, Timothy B. Rowe. Jurassic stem-mammal perinates and the origin of mammalian reproduction and growth. Nature, 2018; DOI: 10.1038/s41586-018-0441-3

Quelle: off. Pm der University of Texas at Austin

Titelbildunterschrift: Forscher von der Universität von Texas in Austin fanden ein Fossil eines ausgestorbenen Säugetieres mit  38 Babys, die Miniaturen ihrer Mutter waren. (Ill.: Eva Hoffman / Die Universität von Texas in Austin.)

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Pia Gaupels

Gründerin bei GeoHorizon
Pia Gaupels, *86, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. 2015 gründete Sie die Seite Geohorizon. Sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung und arbeitet seit 2018 wieder als Bibliothekarin.