Anzeige
Anzeige
1 Monat GRATIS testen, danach für nur 9,90€/Monat!

Altersrekord

Urzeitliches 3D-Herz entdeckt

Diese Animation zeigt die Struktur des dreidimensional erhaltenen Herzens und seine Position im Fossil. © Alice Clement

Es pochte vor 380 Millionen Jahren: Paläontologen haben ein dreidimensional erhaltenes Herz sowie weitere Organe in Fossilien von 380 Millionen Jahre alten Panzerfischen entdeckt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass bei diesen frühen Vertretern der Wirbeltiere mit Kiefern die Positionen der Organe im Körper bereits der Anatomie der Haie entsprachen. Die Studie liefert damit wichtige neue Hinweise auf die Evolution der Wirbeltiere, sagen die Wissenschaftler.

Von wurmartigen Wesen über immer komplexere Formen bis hin zu fischartigen Lebewesen mit einem anatomischen Konzept, das auch uns noch immer prägt: Wie sich die ersten Wirbeltiere mit Kiefern entwickelt haben, ist eine spannende Frage der Evolutionsforschung. Man geht davon aus, dass die ersten Wirbeltiere kieferlos waren. Doch dann entstanden Schritt für Schritt die ersten Strukturen, die auch heute noch in unterschiedlichen Ausführungen zu finden sind. Als die frühesten bekannten Kiefermäuler (Gnathostomata) gelten dabei Vertreter der Panzerfische (Placodermata) aus dem Erdzeitalter des Devon. Bei der jüngsten Gruppe dieser Wesen war die Maulstruktur bereits weit entwickelt: Die Arthrodira schnappten vor etwa 420 bis vor 360 Millionen Jahren in den urzeitlichen Meeren nach Beute.

Röntgenblick in unscheinbar wirkende Fossilien

Besonders viele und gut erhaltene Fossilien dieser frühen Kiefermäuler sind in der sogenannten Gogo-Formation in der Kimberley-Region in Westaustralien entdeckt worden. Durch offensichtlich günstige Fossilierungsbedingungen in dem einstigen Riff ist bei einigen Funden nicht nur Knochenmaterial erhalten geblieben: Es wurden bereits dreidimensional konservierte Muskelstrukturen beschrieben. Nun zeigt ein internationales Forscherteam auf, dass es in einigen Exemplaren offenbar noch weitere erstaunlich gut erhaltene Überreste von einstigen Weichstrukturen zu entdecken gibt. Für die Studie wurden in Kalkstein eingebettete Fossilien an der European Synchrotron Radiation Facility in Frankreich mit Neutronen- und Synchrotron-Röntgenstrahlen durchleuchtet.

Anhand der unterschiedlichen Dichte bestimmter Bereiche in dem Material waren dreidimensionale Strukturen einstiger Organe erkennbar, berichten die Wissenschaftler. „In den meisten anderen Fällen, in denen Weichgewebe erhalten sind, handelt es sich um abgeflachte Fossilien, bei denen die weiche Anatomie kaum mehr als ein Fleck auf dem Gestein ist“, sagt Co-Autor Per Ahlberg von der Universität Uppsala. „Es ist somit wirklich außergewöhnlich, dass bei einigen der Gogo-Fische Weichteile dreidimensional erhalten geblieben sind“, betont der Paläontologe.

Anzeige

Ein 380 Millionen Jahre altes Herz zeichnet sich ab

Die Wissenschaftler konnten anhand der Position im Vergleich zu anderen Fossilteilen sowie an charakteristischen Feinstrukturen schließlich einen versteinerten Magen, den Darm, die Leber und auch das Highlight der Studie identifizieren: ein Herz. „Als Paläontologin, die seit mehr als 20 Jahren Fossilien untersucht, war ich wirklich erstaunt, bei einem 380 Millionen Jahre alten Fossil ein wunderschön erhaltenes 3D-Herz zu finden“, sagt Erstautorin Kate Trinajstic von der australischen Curtin University in Bentley. Es waren dabei auch Hinweise auf den Bau des Organs zu erkennen. Es bestand demnach aus zwei Kammern, wobei die kleinere oben saß. Anhand der Scan-Daten konnten die Wissenschaftler dann erstmals ein 3D-Modell des Herzens eines frühen Vertreters der Kiefermäuler erstellen.

Wie sie berichten, war auch die Position des Herzens und der anderen Organe ein wichtiger Aspekt der Untersuchungsergebnisse. „Zum ersten Mal konnten wir alle Organe eines primitiven Kieferfisches zusammen sehen“, sagt Trinajstic. Dabei zeigte sich eine bekannte Konstellation: „Diese Fische hatten ihr Herz buchstäblich im Maul und unter den Kiemen – genau wie auch heute noch die Haie“, berichtet die Paläontologin. Es handelt sich dabei um einen interessanten Einblick in die Entwicklung des Kopfes und des Halses im Zusammenhang mit der Entstehung des Kiefersystems. Diese Merkmale erscheinen ihr zufolge bei so frühen Wirbeltieren schon als sehr fortschrittlich. „Ebenfalls wie bei den heutigen Haien war auch die Leber der Arthrodira groß und ermöglichte es den Fischen damit, schwimmfähig zu bleiben“, berichtet Trinajstic.

Abschließend sagt Co-Autor John Long von der Flinders University in Adelaide: „Diese neuen Entdeckungen von Weichorganen in diesen alten Fischen sind wirklich der Stoff, aus dem die Träume der Paläontologen sind. Diese Fossilien sind zweifellos die weltweit am besten erhaltenen Beispiele für dieses Alter. Sie zeigen, wie wertvoll die Gogo-Fossilien für das Verständnis der großen Schritte in unserer Evolutionsgeschichte sind“, so der Wissenschaftler.

Quelle: Curtin University, Fachartikel: Science, doi: 10.1126/science.abf3289

Anzeige

Wissensbücher 2022

Anzeige

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

pho|to|nisch  〈Adj.〉 = fotonisch

Baum|woll|baum  〈m. 1u; Bot.〉 = Kapokbaum

Kranz|naht  〈f. 7u; Anat.〉 Verbindung zw. Stirnbein u. Scheitelbeinen des menschl. Schädels

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige
[class^="wpforms-"]
[class^="wpforms-"]
[class^="wpforms-"]
[class^="wpforms-"]