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WAL-VERWANDTSCHAFTEN

Die größten Bewohner der Weltmeere stammen von kleinen Huftieren ab. Ein Urwal-Forscher in den USA glaubt, den letzten Land-Vorfahren gefunden zu haben.

Hans Thewissen macht keine großen Umschweife. „Ich beschreibe die frühe Evolution der Wale gerne als ein Theaterstück mit drei Akten“, sagt der Paläontologe aus Rootstown, Ohio. Er hat mich aus seinem Büro an den Northeastern Universities Colleges of Medicine hinausgeführt und stößt nun eine schwere Stahltür zum Treppenhaus auf: „Das ist Akt drei.“ An unsichtbaren Fäden hängt das Skelett eines krokodilähnlichen Tiers von der Decke. Die durch die Fenster einfallenden Sonnenstrahlen tauchen es in gleißendes Licht. Das gedrungene, gut drei Meter lange Tier ist so angebracht, als schwämme es mit seinen kräftigen Armen und Beinen durch die Luft. Ambulocetus natans, der „gehende Schwimmwal“, konnte beides: auf seinen gespreizten vier Extremitäten laufen und mit ihnen durchs Wasser paddeln – durch das Wasser des Urmeeres Tethys, das zu seinen Lebzeiten vor etwa 48 Millionen Jahren das heutige Pakistan und Indien bedeckte. Er ist das berühmte „missing link“, das fehlende Bindeglied, in der Evolution der Wale.

Wale gehören zu den größten Lebewesen, die jemals unseren Planeten bewohnt haben: Der Blauwal ist mit bis zu 33 Metern Länge und 200 Tonnen Gewicht mächtiger noch als jeder urzeitliche Dinosaurier. Die Wale haben in der Evolution eine drastische Verwandlung vollzogen. Sie sehen aus wie Fische und leben wie diese, entwickelten sich aber aus an Land lebenden Säugetieren. Diese Abstammung vermuteten Forscher schon seit Charles Darwin, doch lange Zeit klafften große Lücken in der Kette der Fossilienfunde. Wie die Evolution der Wale abgelaufen ist, blieb daher rätselhaft: Schließlich musste nicht nur aus dem Schwanz eine kräftige Flosse werden, auch das Gehör und der gesamte Stoffwechsel mussten sich an den radikal anderen Lebensraum Wasser anpassen. So unvorstellbar erschienen solche Veränderungen, dass die Tiere den Kreationisten in den USA lange als Paradestück für ihre Widerlegung der Evolutionstheorie dienten.

ZUFALLSFUND IN PAKISTAN

Bis zum Jahr 1992: Thewissen, heute einer der führenden Urwal-Experten, suchte damals in Pakistan nach fossilen Säugetieren. Dass er dabei auf das vollständige Skelett von Ambulocetus stieß, war Zufall. Und eine Sensation: Es war der erste bekannte Urwal, der noch funktionstüchtige Beine hatte und offenbar amphibisch lebte. Vermutlich, so Thewissen, lauerte Ambulocetus im flachen Uferwasser des Tethysmeeres auf seine Beute – kleine, an Land lebende Säugetiere, um plötzlich aus dem Hinterhalt zuzuschnappen.

Thewissen, ein großer energischer Mann mit durchdringendem Blick, hält sich nicht lange bei Ambulocetus auf. Er hat mehr zu zeigen. Der gehende Schwimmwal weckte bei ihm eine unersättliche Faszination für die gigantischen Meeresbewohner. Nach unzähligen Expeditionen hat der gebürtige Niederländer eine der weltweit beeindruckendsten Sammlungen von Urwal-Fossilien zusammengetragen – in seinem Labor fern jeden Meeres in dem Örtchen Rootstown in Amerikas Mittlerem Westen. Sie veranschaulicht eben jene Geschichte der Wale, die so lange im Dunkeln lag, die Geschichte ihrer allmählichen Anpassung an den Lebensraum Wasser. Der Paläontologe stürmt zurück durch die Stahltür und eilt einen langen Gang entlang bis zu seinem Labor, einem großen, fensterlosen Raum. „Das ist Akt zwei. Es ist der erste Wal“, sagt Thewissen und zeigt auf ein an der Wand stehendes Skelett, das überhaupt nicht wie das eines Wales aussieht: Pakicetus gleicht mit seiner Körpergröße, den vier langen Beinen, dem Schwanz und der Schnauze mit scharfen Zähnen eher einem Wolf. Vermutlich planschte aber auch er vor etwa 50 Millionen Jahren – ähnlich wie der wenig später lebende Ambulocetus – durch das Küstenwasser der Tethys. Die Region im heutigen Pakistan gilt als die Wiege der Wal-Evolution.

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Pakicetus war bereits Ende der 1970er-Jahre von dem Urwal-Forscher Philip Gingerich, der an der University of Michigan in Ann Arbor lehrt, in Pakistan entdeckt worden, allerdings nur der Schädel. Doch darin fand sich auch das etwa weintraubengroße versteinerte Mittelohr. Auf der einen Seite war es deutlich verdickt, auf der anderen extrem dünn. Es gibt weltweit nur eine einzige Tiergruppe mit diesen charakteristischen Ohren: die Familie der Wale (Cetacea), zu denen heute neben den Zahn- und Bartenwalen auch die Delfine gehören. Gingerich verkündete deshalb schon damals, er hätte den ältesten Wal gefunden.

MIT DEM NILPFERD VERWANDT

Leider konnte Gingerich nicht sagen, wie der Körper dieses ersten Wals ausgesehen haben mag. Im Jahr 2001 verkündete Thewissen, er habe nun einen Pakicetus-Schädel gefunden, dem er aus dem Knochenbett, in dem er gelegen hatte, ein Skelett zuordnen könne. Mit sensationellen Eigenschaften: Die Füße hatten zwei für Paarhufer typische Knöchelknochen. Zu dieser Gruppe von Tieren gehören heute Schweine, Kamele, Rehe – und Nilpferde. Molekularbiologen hatten schon in den 1990er-Jahren anhand von genetischen Vergleichen behauptet, dass Nilpferde die nächsten heute lebenden Verwandten der Wale seien. Paläontologen bestritten dies zu der Zeit noch. Sie glaubten, die Wale würden von Mesonychiden, ausgestorbenen Säugetieren, abstammen.

„Und das hier ist Akt eins“, sagt Thewissen und zeigt auf ein fuchsgroßes, auf einem schwarzen Tuch ausgebreitetes Skelett. Es gehört zu einem Tier namens Indohyus und ist Thewissens neuester Triumph. Er hat Indohyus aus einzelnen, in Indien gefundenen Knochen rekonstruiert und diese Rekonstruktion unlängst im Fachmagazin Nature veröffentlicht. Das Tier lebte vor etwa 48 Millionen Jahren und sah aus wie ein kleiner Hirsch ohne Geweih, aber mit langem Schwanz. Es soll ein Abkömmling des letzten an Land lebenden Vorfahren sein, der noch nicht ganz Wal war, aber doch in der Evolution schon den Weg zum Wal angetreten hatte. Auch Indohyus hatte die typischen Paarhufer-Knöchelchen. Es weise heute in der Tat alles darauf hin, dass die Vorfahren der Wale Paarhufer waren, bestätigt Pakicetus-Entdecker Philip Gingerich. Er hat die typischen Knöchelchen auch an den verkümmerten Beinen von etwas jüngeren, vor etwa 47 Millionen Jahren lebenden Urwalen gefunden.

Die Rekonstruktion der Skelette von Indohyus und Pakicetus hält Gingerich dagegen für zweifelhaft: „Die Knochen sind als Bruchstücke gefunden worden und waren wohl gar nicht miteinander verbunden.“ Sie könnten auch zu Paarhufern gehören, die nichts mit Urwalen zu tun hatten, aber in derselben Knochenschicht lagen, so Gingerich. Dass die ersten Wale wie Hirsche oder Wölfe ausgesehen haben, hält er daher für nicht bewiesen.

Doch allein der Schädel der Urwale birgt viele Informationen. Hans Thewissen holt aus einer Schublade ein Kästchen und fischt einen kleinen konkaven Knochen heraus: das Mittelohr eines Delfins – dick die eine Seite, durchschimmernd dünn die andere, als Thewissen sie gegen das Neonlicht hält. Ein weiteres Kästchen enthält das Mittelohr eines Rehs. „Sehen Sie, beide Wände sind von gleicher Dicke.“ Der Paläontologe legt einen Gesteinsbrocken auf den Tisch, aus dem ein Kiefer herausragt. Darüber ist ein kleiner, haselnussgroßer knöcherner Kreis zu sehen – ein Schnitt durch Indohyus‘ Mittelohr. Die Zeichen sind hier nicht ganz so deutlich ausgeprägt, aber doch sichtbar: Der Knochen ist dünn auf der einen Seite, etwas dicker auf der anderen. „Ein Wal-Ohr“, ist Thewissen überzeugt.

RICHTUNGSHÖREN UNTER WASSER

Tatsächlich zeigen die Urwal-Ohren, wie sich der Hörsinn allmählich an das Wasser angepasst hat. Bei an Land lebenden Säugetieren wird der durch die Luft kommende Schall vom Trommelfell der beiden Ohren aufgefangen. Im Wasser funktioniert das jedoch nicht richtig. Dort leiten alle Knochen den Schall – auch der Schädel. Ein tauchendes Tier kann daher nicht bestimmen, aus welcher Richtung ein Geräusch kommt. Wale haben dieses Problem geschickt gelöst: Das Mittelohr ist in einer Höhlung im Schädel aufgehängt und lediglich mit den Kieferknochen verbunden. Diese übermitteln den Schall zur Mittelohrwand, die verdünnt ist und so als Trommelfell fungiert. Die Urwale besaßen ein Zwischending: Die isolierende Aufhängung gab es noch nicht, ihr Richtungshören muss unter Wasser schlecht gewesen sein. Mit der schon verdünnten Mittelohrwand konnten die Urwale aber wohl besser hören als reine Landtiere.

Doch warum gingen die ersten Wale überhaupt ins Wasser? Manche Forscher glauben, dass Konkurrenzdruck der Grund war. Demnach waren die Wal-Vorfahren Fleischfresser, die auf der Suche nach mehr Beute das Wasser eroberten. Doch Hans Thewissen hat eine Entdeckung gemacht, die dem widerspricht: „Indohyus‘ Zähne zeigen, dass er ein Pflanzenfresser war“, ist der Paläontologe überzeugt. Zu Karnivoren wurden die Wale vermutlich erst, als sie das Wasser schon längst betreten hatten.

40 MILLIONEN JAHRE SCHWANZFLOSSE

Auch das Schwimmen haben sie wohl nur nach und nach gelernt. Indohyus watete noch durch das Wasser. Darauf weisen seine schweren Knochen hin, meint Thewissen. Pakicetus paddelte mit allen Vieren. Ambulocetus benutzte zur Fortbewegung im Wasser wohl nur seine großen Hinterfüße und schlängelte sich zudem voran, indem er Wirbelsäule und Schwanz wellenförmig auf und ab bewegte. Das alles war wahrscheinlich nicht sehr effektiv, weshalb die drei Urwale das Tethysmeer nie verlassen haben. Der erste Wal, der ausschließlich im Wasser lebte, war der bis zu 18 Meter lange Basilosaurus vor 40 Millionen Jahren. Paläontologen nehmen an, dass er die Weltmeere eroberte. In der Tat hatte Basilosaurus eine querstehende Schwanzflosse – eine Fluke –, deren kräftiger Schlag die Kolosse bis heute antreibt. ■

ELKE BINDER lebt in Cleveland, Ohio. Dass sich in ihrer Nähe eine der berühmtesten Urwal-Sammlungen der Welt befindet, verblüffte sie.

von Elke Binder

MEHR ZUM THEMA

LESEN

Carl Zimmer AT THE WATER’S EDGE Fish with Fingers, Whales with Legs, and How Life Went Ashore but Then Went Back to Sea Touchstone Press, New York 1999, ca. € 13,–

INTERNET

Urwal-Forscher Hans Thewissen: www.neoucom.edu/DEPTS/ANAT/Thewissen

Urwal-Forscher Philip Gingerich: www-personal.umich.edu/~gingeric

Weblog des Illustrators Carl Buell alias Olduvai George: olduvaigeorge.com

KOMPAKT

· Nicht nur die genetische Verwandtschaft, sondern auch eine Kette von Fossilien belegen die Abstammung der Wale von landlebenden Huftieren.

· Insbesondere die sich wandelnde Gestalt der Ohren macht die Anpassung an das Wasser plausibel.

WAL-GEBURT AN LAND

Einen neuen Urwal-Fund, Maiacetus inuus, hat Philip Gingerich von der University of Michigan im Februar 2009 gemeinsam mit Wighart von Koenigswald von der Universität Bonn in der Zeitschrift PLoS ONE beschrieben. Es handelt sich um ein 47 Millionen Jahre altes weibliches Tier, das trächtig war und mitsamt dem Fötus versteinerte. Der Fund zeigt, dass die Geburt genauso vor sich ging wie bei den Säugetieren (Kopf zuerst) und nicht wie bei den heutigen Walen (Schwanzflosse zuerst). Die überwiegend im Wasser lebenden Urwale begaben sich zum Gebären offenbar an Land.

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