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Etwas Kleines und Unerwartetes hat ein vertrautes Kapitel der tiefen Erdgeschichte seitlich gekippt. Ein ramponierter Schädel, jahrelang fehlinterpretiert, und ein makelloses Exemplar aus Yunnan zwingen Paläontologen dazu, neu zu überdenken, wie sich die Fische, aus denen später landbewohnende Wirbeltiere hervorgingen, erstmals diversifizierten.
Neue Rekonstruktionen, ermöglicht durch moderne CT-Scans und Computertomographie, haben anatomische Details aus Fossilien herausgearbeitet, die einst als zu beschädigt zum Studieren abgetan wurden. Die Ergebnisse verknüpfen Geschichten von zwei Kontinenten: den devonischen Riffen Nordaustraliens und marinen Ablagerungen in Südchina. Gemeinsam zeichnen sie ein Bild eines Innovationsschubs unter frühen Lungenfischen — den Fleischflossern (Sarcopterygii), die der Linie der später an Land gehenden Wirbeltiere am nächsten stehen.
Enthüllung eines fehlgedeuteten Schädels
In der Kimberley-Region im Nordwesten Australiens liegt die Gogo-Formation, ein Riffkomplex, der oft als ein antikes „Great Barrier Reef“ bezeichnet wird. Über Jahrzehnte war die Formation eine Fundgrube für devonische Fossilien und lieferte außergewöhnlich gut erhaltene Exemplare, die weichgewebliche Strukturen zeigen, die sonst selten fossilisiert sind. Dennoch hat ein eigenartiges Fossil aus Gogo Forscher lange Zeit irritiert: unvollständig, verzerrt und so ungewöhnlich, dass das Team, das es 2010 erstmals beschrieb, sich fragte, ob es eine völlig neue Fischgruppe darstellen könnte.
Mithilfe hochauflösender CT-Bildgebung und mit Unterstützung von Einrichtungen wie ANSTO (Australian Nuclear Science and Technology Organisation) rekonstruierten Paläontologen der Flinders University das Exemplar neu und erstellten detaillierte digitale Modelle des Schädels und der Schädelhöhle (Endocast). Das Bild veränderte sich. Was frühere Untersucher aus Oberflächenabdrücken interpretiert hatten, war in Teilen buchstäblich auf dem Kopf und verdreht gelesen worden. Die innere Anatomie — insbesondere der Bereich des Innenohrs (Otic-Region) und die Schädelhöhle — stimmt nun enger mit bekannten Gogo-Lungenfischen überein, trägt aber zugleich ungewöhnliche Merkmale, die auf eine verborgene Diversität innerhalb der Riffgemeinschaft hinweisen.
Die Neubewertung zeigt, wie wichtig präzise dreidimensionale Datensätze sind: mikroskopische Bruchflächen, verschobene Knochenkanten und dünne Knochenlamellen, die an der Oberfläche nicht mehr erkennbar sind, lassen sich in digitalen Modellen rekonstruieren. Solche Details beeinflussen phylogenetische Interpretationen erheblich, weil sie paläontologische Merkmale liefern, die in Merkmalmatrizen Eingang finden und die Verwandtschaftsverhältnisse neu definieren können.
3D-Druck des Schädels von Chirodipterus australis, einem Lungenfisch aus der Gogo-Formation, der enge Ähnlichkeiten mit Cainocara enigma aufweist.
Dr. Alice Clement, die die Reanalyse leitete, betont, dass die Studie nicht nur eine alte Interpretation korrigiere; sie erweitere das Inventar anatomischer Variationen, die in Gogo erhalten sind. Was zuvor wie Beschädigung oder Deformation aussah, liefert jetzt einen neuen Datenpunkt zur Evolution kranialer Strukturen bei devonischen Lungenfischen — einer Gruppe, die eine Schlüsselrolle in der Geschichte der Tetrapoden-Entstehung spielt.
Zusätzlich zu der unmittelbaren taxonomischen Klärung gibt die Studie Einblicke in funktionelle Morphologie: Verlagerungen in der Form des Endokraniums, Modifikationen der Kiefergelenke und Veränderungen im Innenohr deuten auf unterschiedliche sensorische und ernährungsökologische Strategien hin. Solche Differenzen lassen darauf schließen, dass Lungenfische in denselben Habitaten mehrere ökologische Nischen besetzten, was adaptive Strahlungsereignisse innerhalb lokaler Ökosysteme wahrscheinlicher macht.
Ein 410 Millionen Jahre altes Momentbild aus China
Während australische Fossilien ein Rätsel lösten, fügte ein separater Fund in Südchina ein weiteres Puzzlestück hinzu. Ein nahezu vollständiger Schädel, beschrieben als Paleolophus yunnanensis (in populären Zusammenfassungen manchmal als Paleolopus bezeichnet), datiert auf ungefähr 410 Millionen Jahre. Dieses Exemplar repräsentiert eine Übergangsform: nicht den frühesten Lungenfisch, wohl aber ein Individuum aus einer Zeitspanne, in der die Linie rasch jene Biss- und Kiefermechaniken entwickelte, die später für das Devon charakteristisch wurden.
Paleolophus zeigt ein Mosaik von Merkmalen. Einige Strukturen erinnern an die primitiven Diabolepis-Fossilien, die aus Südchina bekannt sind; andere decken sich mit mitteldevonischen Vertretern aus Wyoming, wieder andere sind näher an den derivierten Formen, die in Australien dokumentiert sind. Das Ergebnis ist eine klarere Sicht darauf, wie Ernährungsanpassungen — zum Beispiel knirschende Zahnplatten (crushing tooth plates), Modifikationen der Kiefergelenke und Verstärkungen am Schädel zur Kraftübertragung — in einem vergleichsweise kurzen geologischen Fenster entstanden und sich diversifizierten.
Dr. Brian Choo, an den Arbeiten in Yunnan beteiligt, beschreibt das Fossil als einen beispiellosen Einblick in eine Gruppe während des Prozesses der Diversifizierung. Das chinesische Exemplar hebt geographische Verbindungen über das alte Gondwana und Laurussia hinweg hervor und legt nahe, dass anatomische „Experimente“ bei Lungenfischen weit verbreitet waren und keine isolierten Kuriositäten darstellten.
Für die Rekonstruktion des Wasser-zu-Land-Übergangs sind diese Erkenntnisse bedeutsam: Lungenfische sind nahe Verwandte der Tetrapoden (Vierfüßer), und Veränderungen in ihrer Schädel- und Sinnesanatomie geben Hinweise darauf, welche Merkmalskombinationen nötig waren, um in flachere, strukturreichere Habitate vorzudringen. Dazu zählen Modifikationen der Atmungsorgane (z. B. Lungen- oder luftatmende Strukturen), Anpassungen der Bisskraft durch Zahn- und Kiefersysteme sowie die Modulation der Gleichgewichtssensorik, die ein Leben in komplexen, seichten Gewässern erleichterte.
Weiterhin eröffnen solche Fossilienfenster die Möglichkeit, biogeographische Muster zu erforschen: die Verbreitung von Formenkreisen, Zusammenhang mit marinen Strömungen und tektonischen Konfigurationen während des Devon und wie diese Faktoren die Evolution beschleunigten oder einschränkten.
Technologien, die Fossilgeschichten verändern
Moderne Bildgebungsverfahren verändern mehr als nur Knochenabbilder. CT-Scanning kann winzige Kanäle im Innenohr (Bogengänge) sichtbar machen, die darüber informieren, wie diese Tiere Bewegung und Lage wahrnahmen. Ebenfalls lassen sich die Formen der Gehirnhöhle (Endocast) auflösen, was Hinweise auf neuronale Spezialisierungen gibt, und zarte Knochenlamellen rekonstruieren, die der Erosion zum Opfer gefallen waren. Mikro-CT (micro-CT) und Synchrotron-Tomographie erlauben eine Auflösung, die früheren Methoden verwehrt blieb, und diese Datensätze können digital segmentiert, visualisiert und quantitativ analysiert werden.
Wenn Forscher Scans von lebenden Lungenfischen mit fossilen Schädeldaten kombinieren, lassen sich evolutionäre Szenarien mit bisher unerreichter Präzision testen. Vergleichende Endokasten-Analysen, morphometrische Studien und biomechanische Modellierungen (z. B. Finite-Elemente-Analysen) können Hypothesen darüber prüfen, wie Belastungen im Kiefer übertragen wurden oder wie sensorische Systeme auf unterschiedliche Lebensweisen reagierten.
Koautorin Hannah Thiele betonte, dass die Arbeit ein kollaborativer Prozess über Museen, Bildgebungszentren und internationale Institutionen hinweg sei. Das ist eine Erinnerung daran: Die großen Kapitel des Lebens werden oft nicht durch neue Fundstellen, sondern durch neue Blicke auf bereits vorhandene Exemplare umgeschrieben. Sammlungen sind Archive der Evolution; ihre Neubewertung mit moderner Technologie kann lange übersehene Informationen freilegen.
Dr. Alice Clement (links) und Paläontologiestudentin Hannah Thiele an der Flinders University, Australien.
Experteneinblick
„Fossilien sind keine statischen Beweise; sie sind Hypothesen, die darauf warten, neu geprüft zu werden“, sagt Dr. Maria López, eine evolutionäre Paläobiologin, die nicht an den Studien beteiligt war. „Wenn die Bildgebung innere Strukturen offenbart, die wir an der Oberfläche nicht sehen konnten, können ganze phylogenetische Platzierungen verschoben werden. Diese Welleneffekte beeinflussen, wie wir die Ursprünge von Gliedmaßen, Lungen und dem Merkmalsbündel modellieren, das Fische mit Tetrapoden verbindet.“
Diese Studien schließen das Kapitel der devonischen Lungenfische nicht ab. Sie schlagen neue Seiten auf. Mit jedem Scan und jeder Reanalyse kommen Paläontologen dem näher, nicht nur herauszufinden, wer diese Tiere waren, sondern auch wie schnell und wiederholt evolutionäre „Experimente“ in einem für die Erdgeschichte kritischen Intervall abliefen. Das nächste zunächst unerklärliche Fossil könnte dasjenige sein, das schließlich eine weitere Lücke in der Brücke vom Wasser zum Land schließt.
Zusammenfassend zeigen die aktuellen Befunde: 1) die Bedeutung digitaler Reanalyse für die Korrektur und Erweiterung taxonomischer Interpretationen, 2) die Rolle von Lungenfischen als Schlüsselgruppe zur Rekonstruktion des Wasser-zu-Land-Übergangs und 3) die geographische Vernetzung evolutionärer Innovationen im Devon, die sowohl lokal als auch global wirksam waren. Solche Erkenntnisse fördern unser Verständnis nicht nur von Morphologie und Funktion, sondern auch von den ökologischen Treibern und biogeographischen Rahmenbedingungen, die die frühe Evolution der Fleischflosser und letztlich der Tetrapoden beeinflussten.
Quelle: scitechdaily
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