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Neuer Blick auf die Schlangenevolution

Schlange
Die Urzeit-Schlange Najash besaß noch kurze Hinterbeine. (Bild: Raul O. Gomez)

Schlangen stammen von echsenartigen Vorfahren mit vier Beinen ab. 100 Millionen Jahre alte Fossilien einer Urzeit-Schlange liefern nun neue Erkenntnisse darüber, wie diese Reptilien zu den beinlosen, länglichen Wesen wurden, die wir heute kennen. Demnach verloren Schlangen schon früh ihre Vorderbeine – ihre Hinterbeine blieben jedoch noch erstaunlich lange in verkürzter Version erhalten. Auch zur Evolution der für Schlangen typischen Schädelstruktur liefert der Fund spannende Hinweise. Denn er zeigt ein Mosaik aus primitiven und modernen Merkmalen.

Schlangen haben sich im Laufe der Evolution als enorm anpassungsfähig erwiesen. Die Reptilien kommen heute in so unterschiedlichen Lebensräumen wie heißen Wüsten, dichten Urwäldern und im Meer vor. Sie nutzen raffinierte Jagdstrategien, können schwimmen, auf Bäume klettern und sogar durch die Luft gleiten. Nur laufen können Schlangen nicht: Ihnen fehlen schlicht die Beine dafür. Denn bei ihren von vierbeinigen Echsen abstammenden Vorfahren schrumpften die Gliedmaße zunächst und verschwanden schließlich ganz. Außerdem verlängerte sich ihr Körper mehr und mehr und auch ihr Schädel veränderte sich – er wurde unter anderem viel beweglicher. „Schlangen stellen das vielleicht dramatischste Beispiel für die evolutionäre Wandlungsfähigkeit des Wirbeltier-Bauplans dar“, konstatieren Fernando Garberoglio von der Universität Maimonides in Buenos Aires und seine Kollegen.

Der Schädel der Urzeit-Schlange (Bild: F. Garberoglio)

Vorderbeine fehlten schon

Wann und wie sich diese Anpassungen seit dem Auftauchen der ersten schlangenartigen Tiere vor 170 Millionen Jahren entwickelten, ist allerdings noch in vielen Punkten unklar. Denn es gibt nur wenige gut erhaltene Fossilien früher Schlangen. Umso bedeutender ist ein Fund, von dem das Forscherteam um Garberoglio nun berichtet: Die Paläontologen haben in Patagonien drei fast perfekt konservierte Skelette sowie acht Schädel der ausgestorbenen Urzeit-Schlange Najash rionegrina entdeckt – darunter der erste dreidimensional erhaltene Schädel dieser Landschlange aus der Kreidezeit, die noch zwei Hinterbeine hatte. Untersuchungen der fast 100 Millionen Jahre alten Fossilien unter anderem mithilfe der Mikro-Computertomografie lieferten interessante neue Einblicke in die Evolution der Schlangen.

Wie die Wissenschaftler erklären, deutet die Abwesenheit von Vorderbeinen bei dieser und anderen Urzeit-Schlangen darauf hin, dass diese Gliedmaße schon zu einem frühen Zeitpunkt in der Schlangenevolution verschwunden sein müssen – anders als die Hinterbeine. Sie blieben offenbar mindestens 70 Millionen Jahre lang noch in verkleinerter Version erhalten und damit deutlich länger als angenommen. Damit zeichnet sich ab: „Die Morphologie der abwesenden Vorder- und reduzierten Hinterbeine war ein stabiler und erfolgreicher Bauplan und nicht etwa eine kurze Übergangsphase zwischen dem bebeinten und beinlosen Zustand“, sagen Garberoglio und seine Kollegen.

Mosaik aus primitiv und modern

Als besonders spannend erwies sich auch der Blick auf die Schädelstruktur der Fossilien: Najash zeichnete sich demnach durch ein Mosaik aus primitiven echsenartigen Merkmalen und schon weiterentwickelten, für Schlangen typischen Eigenschaften aus. So fehlt ihr bereits der postorbitale Knochen, sie besaß aber noch ein großes Jochbein. Dieser Knochen ist bei ihren modernen Nachfahren komplett verschwunden. Als charakteristisch für fast alle Schlangen galt bisher die sogenannte Crista Circumfenestralis – eine knöcherne Kammstruktur, die bestimmte Öffnungen im Gehörsystem umgibt. Bei Najash ist dieses anatomische Merkmal jedoch nur in Teilen vorhanden. „Dies legt nahe, dass dieses Merkmal kein notwendiges Diagnosekriterium für Schlangenartigkeit ist“, erklären die Forscher. „Stattdessen scheint es lediglich typisch für die meisten modernen Schlangen zu sein – aber auch nicht für alle.“

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„Insgesamt deuten unsere Ergebnisse daraufhin, dass die Vorfahren moderner Schlangen einen großen Körper und ein großes Maul hatten und nicht klein waren wie früher angenommen“, konstatieren Garberoglio und seine Kollegen. Alles in allem stellten die nun beschriebenen Najash-Fossilien ein wichtiges Puzzlestück dar, das das Bild über die Entstehungsgeschichte der Schlangen vollständiger mache. „Najash ist nun die am besten untersuchte frühe Schlange. Die neuen Relikte von ihr beleuchten die sukzessiven evolutionären Veränderungen, die schließlich zur Entstehung der modernen Schlangen und einem der bemerkenswertesten Körperbaupläne der Wirbeltiere führte“, so ihr Fazit.

Quelle: Fernando F. Garberoglio (Universität Maimonides, Buenos Aires) et al., Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.aax5833

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