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Urwelt-Roboter: Ein Orobates lernt laufen

Wenn man längst vergangene Ökosysteme zum Leben erwecken will, gibt es zwei Möglichkeiten: Man schafft mit viel Fantasie und schnellen Computern eine imaginäre Urwelt, oder man geht den mühsamen Weg der Wissenschaft und versucht, aus den vorhandenen Spuren zu erschließen, wie Lebensgemeinschaften vor 100, 200 oder 300 Millionen Jahren wirklich ausgesehen haben. Forscher der Humboldt-Universität zu Berlin und der École Polytechnique Fédérale de Lausanne haben jetzt versucht, das Bewegungsmuster eines ausgestorbenen Reptils so genau wie möglich zu rekonstruieren. Wie sie das gemacht haben und mit welchem Erfolg, zeigt dieses Video der Zeitschrift »Nature«.
© Nature Video
Vom Orobates zum Orobot

Videotext: Veröffentlicht am: 16.01.2019

Laufzeit: 0:04:18

Sprache: englisch

Nature ist ein hochrangiges interdisziplinäres Wissenschaftsjournal.

Wenn Forscher ernsthaft herausfinden wollen, wie sich prähistorische Tiere bewegt haben, dann stehen sie vor beträchtlichen Hindernissen. Gut erhaltene und vollständige Skelette sind selten, und noch seltener versteinern die Knochen in ihren natürlichen Positionen. Deshalb ist es kein Wunder, dass das Aussehen vieler urzeitlicher Tiere in den vergangenen Jahrzehnten immer wieder anders rekonstruiert wurde. Erst seit wenigen Jahren weiß man beispielsweise, dass der aus »Jurassic Park« bekannte Raubdinosaurier Velociraptor ein Federkleid trug, obwohl er nicht fliegen konnte. Es ist also schon schwierig genug, die Anatomie eines ausgestorbenen Tieres sicher zu erschließen. Will man zusätzlich wissen, wie es kroch, lief oder rannte, bräuchte man zu einem vollständigen Skelett im Grunde auch noch eine passende Fußspur.

Tatsächlich stießen Paläontologen vor einigen Jahren auf einen solchen Glücksfall, und zwar an der Fossilienfundstätte Bromacker in Thüringen. Sie ist seit mehr als 100 Jahren für Funde von versteinerten Tierspuren bekannt. Seit den 1970er Jahren werden dort auch Fossilien geborgen, und vor einigen Jahren gelang es, eine der Fährten zuzuordnen. Sie gehörte zu einem Tier mit dem wissenschaftlichen Namen Orobates Pabsti, einem frühen Pflanzen fressenden Tetrapoden (Vierbeiner), der vor fast 300 Millionen Jahren, also lange vor der Zeit der Dinosaurier, ein längst verschwundenes Hochland durchstreifte. Orobates gehört zu der ausgestorbenen Familie der Diadectiden, die Merkmale von Reptilien und Amphibien aufwiesen. Nach dem gegenwärtigen Stand der Forschung waren sie vermutlich frühe Vertreter der Amnioten. Diese Gruppe, zu der Reptilien, Säugetiere und Vögel zählen, hat die Fähigkeit erworben, sich unabhängig vom Wasser fortzupflanzen. Ihre Embryonen entwickeln sich in einer so genannten Amnionhöhle, die von einer inneren Eihaut, dem Amnion, umgeben ist. Sie stammen alle von einem unbekannten gemeinsamen Vorfahren ab, der vor etwa 325 Millionen Jahren lebte. Seine verbesserte Anpassung an das Landleben erwies sich als Erfolgsmodell, und so breiteten sich seine Nachfahren sehr schnell über den ganzen damaligen Superkontinent Pangäa aus. Viele der neuen Familien und Arten verschwanden bald wieder, aber aus ihren versteinerten Überresten lassen sich wertvolle Schlüsse auf die frühe Entwicklung heutiger Tierklassen ziehen. Von Orobates Pabsti gibt es ein exzellent erhaltenes Skelett, bei dem die Knochen noch in ihrer natürlichen Position liegen. Es stammt ebenfalls aus Bromacker. Zu Lebzeiten, also vor rund 290 Millionen Jahren, wog das Tier zirka vier Kilo, maß von der Schnauze bis zum Rumpfende 51 Zentimeter und hatte einen 33 Zentimeter langen Schwanz. Es ernährte sich vorwiegend von faserreichen Pflanzen. Die Fundstätte zeigt Hinweise darauf, dass diese Tiere jeweils einen Bau gruben. Wenn eine solche Höhle einstürzte, wurden sie manchmal verschüttet und erstickten. Größere Fleisch- oder Aasfresser kamen nicht an sie heran und konnten den Körper nicht zerreißen. Die Weichgewebe verwesten mit der Zeit, aber die Knochen versteinerten an Ort und Stelle und behielten ihren anatomischen Zusammenhang – ein Glücksfall für die Paläontologen.

Die Arbeitsgruppe von John H. Nyakatura von der Humboldt-Universität zu Berlin hatte bereits vor einigen Jahren eine dreidimensionale Rekonstruktion des Skeletts von Orobates angefertigt. Jetzt tat sie sich mit Kamilo Melo und Tomislav Horvat vom Biorobotics Laboratory der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) zusammen, um einen »orobatoiden« Roboter zu bauen. Diese »Orobot« genannte Maschine half dabei, die vielen möglichen und am Computer durchgespielten Bewegungsmuster in der Praxis zu überprüfen. Die Ergebnisse ihrer Arbeit hat die Gruppe im Januar 2019 in der Zeitschrift »Nature« veröffentlicht. Sie hat auch eine Webseite eingerichtet, auf der sie ihre Ergebnisse präsentiert. Jeder Besucher kann interaktiv die Parameter der Bewegungssimulation verändern. Gleichzeitig wird angezeigt, welche Kombinationen nach den Erkenntnissen der Forscher plausibel erscheinen. Dabei spielt unter anderem auch eine Rolle, wie dick die – nicht mehr erhaltene – Gelenkknorpelschicht auf den Knochen war. Je weiter der Knorpel die Knochen auseinanderdrückt, desto geringer wird der Bewegungsspielraum der Gelenke. Auch dieser Parameter lässt sich auf der Webseite für Vorder- und Hinterbeine getrennt einstellen. Er heißt etwas kryptisch »Bone Collision«, Knochenzusammenstoß. Das Video zeigt sowohl die Simulation als auch den etwas plattfüßig daherlatschenden Roboter. Vermutlich, so meinen die Forscher, ist Orobates ziemlich hoch aufgerichtet gelaufen. Das würde auch erklären, warum die versteinerten Fußspuren keine Schleifspuren des Schwanzes zeigen. Orobates lief also eher wie ein Kaiman als wie eine Eidechse und war möglicherweise richtig flink auf seinen urzeitlichen Beinen unterwegs.

Filme wie »Jurassic Park« animieren die Urzeitgeschöpfe natürlich flüssiger und gewaltiger. Aber dafür nehmen sie sich auch beträchtliche künstlerische Freiheiten bei der Darstellung heraus. Wissenschaftler müssen sich hingegen streng an die Wirklichkeit halten. Und vor diesem Hintergrund ist der Orobot eine ausgesprochen eindrucksvolle Leistung.

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