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Evolution: Schwimmen formte die Körper der Ur-Gliedertiere

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Die Gliedertiere sind die wohl erfolgreichste Tiergruppe aller Zeiten: Heute übertreffen Spinnen-, Krebs- und Insektenverwandte in Formen- und Artenvielfalt alle anderen Tierstämme; aber auch schon mitten im Kambrium vor über 500 Millionen Jahren existierten viele verschiedene Urformen und besiedelten die dort verfügbaren Nischen. Am Beginn der Erfolgsgeschichte stand dann eine geniale anatomische Innovation – das harte Außenskelett um Körper und Extremitäten der Gliedertiere mitsamt seinen vielseitigen Gelenken. Erfunden haben es die Urarthropoden womöglich eher zum Schwimmen als zum Herumkrabbeln, vermuten nun Forscher nach einer Neubewertung der frühesten Gliedertiermodelle und ihrer möglichen Vorfahren.

Das Team um David Legg vom Imperial College in London schließt dies aus kladistischen Analysen, mit denen es den frühen Stammbaum der Panarthropoda neu zeichnete – also die Urfamiliengeschichte aller echten Arthropoden, zu denen heute etwa Krebse, Spinnen und Insekten sowie nahe Verwandte wie die Stummelfüßer zählen. In die Analyse der Forscher gingen dabei 76 lebende und 97 nur als Fossilien bekannte Panarthropoda-Arten ein – wobei die meisten der ausgestorbenen Tiere sehr alte Formen waren, wie man sie etwa in berühmten Fundstätten wie dem Burgess-Schiefer aus dem mittleren Kambrium kennt.

Über den Ursprung aller Panarthropoden herrscht unter Paläozoologen traditionell Ungewissheit: Sicher scheint nach gängiger Lehrmeinung nur, dass ihre nächsten Verwandten zu Lebzeiten die bizarren Anomalocarididen waren: im freien Wasser jagende, charakteristisch kopflose Vertreter der Kambriumfauna. Zur gleichen Zeit lebende "echte" Arthropoden wie Fuxianhuia, ein in chinesischen Kambriumablagerungen gefundener Ur-Euarthropode, ähneln den Anomalocarididen schon nicht mehr sehr: Diese Tiere trugen einen Kopf, typische Anhänge und bestritten ihren Lebensunterhalt am Urmeeresboden kriechend.

Leggs Studien decken nun aber eine bisher unerkannte Verwandtschaftsbeziehung auf: Anomalocarididen wie Hurdia – ein zweischalig umhülltes Kambriumwesen, das gerade detaillierter als zuvor analysiert werden konnte – ähnelt in mancher Hinsicht überraschend stark Arten wie Nereocaris exilis, die zu einer bislang weniger im Rampenlicht stehenden Subgruppe der Ur-Euarthropoden gehört. Auch von Nereocaris exilis sind jüngst Fossilexemplare unter die Lupe genommen worden.

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Urgliedertier Nereocaris | Das im Kambrium lebende Urgliedertier Nereocaris exilis in einer Rekonstruktion: Die rund einen Zentimeter langen Tierchen hatten einen Vorderkörper mitsamt fadenförmigen Beinchen, der von einem stromlinienförmigen, zweiklappigen Schild bedeckt war – darunter hervor lugte ein gestieltes Augenpaar. Die hinteren zwei Drittel des Körpers machte ein schwanzartiger Hinterkörper mit federartigen Anhängen aus. Auf dem Meeresboden kriechen konnte dieses Tier mit seinen Filamentbeinchen wahrscheinlich kaum – es handelte sich vielmehr um einen nekto-benthischen, also im bodennahen Bereich schwimmenden und dabei wohl hochbeweglichen Organismus.

Die dabei zusammengetragenen anatomischen Details halten Legg und Kollegen für sehr aufschlussreich: N. exilis erscheint in ihrer Rekonstruktion als zweigegliederter Organismus, dessen Vorderkörper mitsamt fadenförmigen Beinchen von einem stromlinienförmigen zweiklappigen Schild bedeckt war, das dem typischen Anomalocarididen-Panzer ähnelt. Zudem trug Nereocaris ein gestieltes Augenpaar und zeichnete sich durch einen platten, langen, schwanzartigen Hinterkörper mit federartigen Anhängen aus. Auf dem Meeresboden kriechen wie Fuxianhuia konnte dieses Tier mit seinen versteckten Filamentbeinchen wohl kaum, interpretieren Legg und Kollegen – es handelte sich vielmehr um einen nekto-benthischen, also im bodennahen Bereich schwimmenden und dabei wohl hochbeweglichen Organismus.

Die Stammbaumanalyse aller anatomischen Merkmale legt zudem nahe, dass Nereocaris der ursprünglichste aller bisher untersuchten Panarthropoden und der nächste Verwandte der Anomalocarididen ist. Aus all dem folge, dass die ersten Arthropoden schwimmende Tiere waren, so Legg. Somit dürften sich dann auch die entscheidenden Schritte bei der Entwicklung des Erfolgsmodells Gliedertier im freien Wasser abgespielt haben – vor allem das Entstehen des Exoskeletts als Ansatzstelle für die Schwimmmuskulatur sowie später der gelenkigen Extremitäten. Die frühe Arthropodenhauptlinie, fasst Legg zusammen, schwamm im freien Wasser – am Meeresboden kriechende Formen wie Fuxianhuia starben dagegen irgendwann aus oder endeten in Seitenlinien. Typische heutzutage am Meeresboden kriechende Gliedertiere – etwa die Seespinnen oder Krabben – seien dann erst viel später wieder neu entstanden, um freie Nischen zu besetzten.

41. KW 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 41. KW 2012

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  • Quellen
Proc. R. Soc. B 10.1098/rspb.2012.1958, 2012

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