Paläontologen der University of Chicago haben das erste detaillierte Fossil eines Schleimaals entdeckt, die schleimigen, aalartigen Aasfresser des Ozeans. Das 100 Millionen Jahre alte Fossil hilft bei der Klärung der Frage, wann sich diese alten, kieferlosen Fische vom Evolutionsbaum der Linie abspalteten, aus der die heutigen Kieferwirbeltiere, darunter Knochenfische und Menschen, entstanden sind.
Das Fossil, genannt Tethymyxine tapirostrum, ist ein 30 cm langer Fisch, der in eine Kalksteinplatte aus der Kreidezeit des Libanon eingebettet ist. Es schließt eine 100 Millionen Jahre alte Lücke in der fossilen Aufzeichnung und zeigt, dass Schleimaale enger mit dem blutsaugenden Neunauge verwandt sind als mit anderen Fischen. Das bedeutet, dass sowohl Schleimaale als auch Neunaugen ihre aalähnliche Körperform und ihre seltsamen Ernährungssysteme entwickelt haben, nachdem sie vor etwa 500 Millionen Jahren vom Rest der Wirbeltierlinie der Abstammung abgespalten wurden.
“Dies ist eine große Neuorganisation des Stammbaums aller Fische und ihrer Nachkommen. Das ermöglicht es uns, ein evolutionäres Datum für die einzigartigen Eigenschaften festzulegen, die den Schleimaal von allen anderen Tieren unterscheiden”, sagt Tetsuto Miyashita, PhD, ein Chicago Fellow in der Abteilung für Organismische Biologie und Anatomie in UChicago, der die Forschung leitete. Die Ergebnisse werden diese Woche in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
Das schleimige, tote Werbegeschenk
Der moderne Schleimaal ist bekannt für sein bizarres, albtraumhaftes Aussehen und seinen einzigartigen Abwehrmechanismus. Sie haben keine Augen, Kiefer oder Zähne, mit denen sie beißen können, sondern benutzen stattdessen ein stacheliges zungenartiges Werkzeug, um das Fleisch von toten Fischen und Walen auf dem Meeresgrund abzuraspeln. Wenn sie belästigt werden, können sie das Wasser um sie herum sofort in eine Schleimwolke verwandeln und die Kiemen von Möchtegern-Raubtieren verstopfen.
Diese Fähigkeit, Schleim zu produzieren, ist es, was das Tethymyxin-Fossil verraten hat. Miyashita verwendete eine Bildgebungstechnologie namens Synchrotronscanning an der Stanford University, um chemische Spuren von Weichgewebe zu identifizieren, die im Kalkstein zurückgelassen wurden, als der Schleimaal fossilisiert wurde. Diese Weichteile sind selten erhalten, weshalb es so wenige Beispiele für alte Schleimaugenverwandte gibt, die untersucht werden können.
(Quelle: Tetsuto Miyashita, Universität Chicago)
Beim Scannen wurde ein Keratinsignal erfasst, das gleiche Material, aus dem die Fingernägel beim Menschen bestehen. Keratin ist ein entscheidender Teil davon, was die Schleimabwehr von Schleimaalen so effektiv macht. Schleimaale haben an ihrem Körper eine Reihe von Drüsen, die winzige Pakete mit eng gewickelten Keratinfasern produzieren, die mit schleimigem Glibber getränkt sind. Wenn diese Pakete auf Meerwasser treffen, explodieren die Fasern und fangen das Wasser ein und verwandeln alles in einen erstickenden Schlamm. Die Fasern sind so stark, dass sie nach dem Austrocknen an Seidenfäden erinnern; sie werden sogar so gut wie möglich auf biosynthetische Fasern untersucht, um Kleidung und andere Materialien herzustellen.
Miyashita und seine Kollegen fanden mehr als 100 Keratinkonzentrationen entlang des Körpers des Fossils. Das bedeutet, dass der alte Schleimfisch wahrscheinlich seine Schleimabwehr weiterentwickelt hat, als die Meere furchterregende Raubtiere wie Plesiosaurier und Ichthyosaurier aufwiesen, die es heute nicht mehr gibt.
“Wir haben jetzt ein Fossil, das den Ursprung und die Entstehung des Körperplans der Schleimaale um Hunderte von Millionen von Jahren nach hinten verschiebt”, sagte Miyashita. “Nun ist die nächste Frage, wie das unsere Sicht auf die Beziehungen zwischen all diesen frühen Fischlinien verändert.”
Erschütterung des Stammbaums der Wirbeltiere
Merkmale des neuen Fossils helfen, Schleimaale und ihre Verwandten auf dem Stammbaum der Wirbeltiere zu positionieren. In der Vergangenheit waren sich die Wissenschaftler nicht einig darüber, wohin sie gehören, je nachdem, wie sie die Frage angegangen sind. Diejenigen, die sich nur auf fossile Beweise verlassen, neigen dazu, den Schluss zu ziehen, dass Schleimaale so primitiv sind, dass sie nicht einmal Wirbeltiere sind. Das bedeutet, dass alle Fische und ihre Nachkommen einen gemeinsamen Vorfahren hatten, der – mehr oder weniger – wie ein Schleimaal aussah.
Aber diejenigen, die mit genetischen Daten arbeiten, argumentieren, dass Schleimaale und Neunaugen enger miteinander verwandt sind. Dies deutet darauf hin, dass moderne Schleimaale und Neunaugen die Kuriositäten im Stammbaum der Wirbeltiere sind. In diesem Fall ist das primitive Erscheinungsbild von Schleimaalen und Neunaugen trügerisch und der gemeinsame Vorfahre aller Wirbeltiere war wahrscheinlich etwas konventioneller und fischähnlicher.
Miyashitas Arbeit versöhnt diese beiden Ansätze, indem sie physische Beweise für die Anatomie des Tieres anhand des Fossils verwendet, um zu dem gleichen Schluss zu kommen wie die Genetiker: dass die Schleimaale und Neunaugen getrennt vom Rest der Fische zusammengefasst werden sollten.
“In gewisser Weise setzt dies die Debatte darüber, wie wir diese Tiere verstehen, zurück”, sagte Michael Coates, PhD, Professor für Organismische Biologie und Anatomie an der UChicago und Mitautor der neuen Studie. “Jetzt haben wir diese wichtige Bestätigung, dass sie eine Gruppe für sich sind. Obwohl sie immer noch Teil der Biodiversität der Wirbeltiere sind, müssen wir uns jetzt mehr mit Schleimaalen und Neunaugen beschäftigen und ihre scheinbare Primitivität als Sonderfall erkennen.
Paläontologen haben in den letzten Jahren zunehmend ausgefeilte bildgebende Verfahren eingesetzt, aber Miyashitas Forschung ist eine der wenigen, die bisher das Synchrotronscanning zur Identifizierung chemischer Elemente in einem Fossil eingesetzt hat. Obwohl es entscheidend war, anatomische Strukturen im Fossil des Schleimaals zu erkennen, glaubt er, dass es auch ein nützliches Werkzeug sein kann, um Wissenschaftlern zu helfen, Farbe oder Klebemittel zu erkennen, die verwendet werden, um ein Fossil zu verschönern oder sogar ein Exemplar zu fälschen. Jeder Versuch, eine fossile Probe aufzupeppen, hinterlässt chemische Fingerabdrücke, die wie Weihnachtsdekorationen in einem Synchrotronscan leuchten.
“Ich bin beeindruckt von dem, was Tetsuto hier aufgebaut hat”, sagte Coates. “Er hat all die verschiedenen Techniken und Ansätze, die auf dieses Fossil angewendet werden können, um Informationen daraus zu extrahieren, es zu verstehen und gründlich zu überprüfen, ausgeschöpft.”
Veröffentlichung: Miyashita, T. S. ; Coates, Michael I. ; Farrar, Robert ; Larson, Peter ; Manning, Phillip: Hagfish from the Cretaceous Tethys Sea and a reconciliation of the morphological–molecular conflict in early vertebrate phylogeny. (2019) PNAS.
Quelle: off. Pm der University of Chicago Medical Center
Titelbildunterschrift: Tethymyxin tapirostrum ist ein 100 Millionen Jahre alter, 30 cm langer Fisch, der in eine Kalksteinplatte aus der Kreidezeit des Libanon eingebettet ist und als das erste detaillierte Fossil eines Schleimaals gilt. (Quelle: Tetsuto Miyashita, Universität Chicago.)
Pia Gaupels
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