02. Feb. 2017

Der früheste Vertreter der Neumünder, Saccorhytus coronarius.

Die kambrische Artenexplosion, bei der vor 542 Millionen Jahren schlagartig die Vorläufer von zahlreichen Tierarten auf der Bühne des Lebens erschienen, hat wohl gar nicht stattgefunden, sondern ist nur auf schlechte Überlieferung zurückzuführen. Je genauer die Paläontologen mit ihren immer feiner auflösenden Methoden hinschauen können, umso stärker werden die Hinweise, dass sich die kambrische Tierwelt im mikroskopisch Kleinen vorbereitet haben muss. In zwei Zeitschriften der "Nature"-Gruppe werden jetzt winzige Fossilien aus dem Kambrium vorgestellt, die nur wenig jünger als die Artenexplosion sind und für genau diese Lücke in der Überlieferung sprechen.

Eine chinesisch-britische Gruppe um den Paläontologen Simon Conway Morris aus Cambridge stellt in "Nature Communications" die bislang ältesten Vertreter der sogenannten Neumünder oder Deuterostomia vor, einer extrem vielgestaltigen Großgruppe des Tierreichs, die alle Wirbeltiere und dazu auch die Stachelhäuter wie Seesterne oder Seegurken umfasst. Die insgesamt 45 Minifossilien sind zwar nur einfache sackartige Organismen, die ihre Nahrung vermutlich einsaugten, indem sie ihren gewaltigen "Mund" aufrissen. Doch zeigen sie nur kurze Zeit nach der berühmten kambrischen Explosion eindeutige Merkmale der Neumünder, die sie so schnell nicht hätten entwickeln können.

Daher sprechen diese zwischen 540 und 530 Millionen Jahre alten Überreste für einen Beginn der Artenentwicklung im Verborgenen. "Wenn wir die Fossilien mit den Ergebnissen der Genetiker vergleichen, entdecken wir eine Lücke von 100 bis 200 Millionen Jahren", sagt Simon Conway Morris. Genetiker errechnen aufgrund von Mutationen, wann sich die Entwicklungslinien verwandter Arten getrennt haben. Mit diesen sogenannten molekularen Uhren haben sie ihre ganz eigene Version vom Stammbaum des Lebens aufgestellt, in der der Beginn der vielzelligen Tiere eben weit vor der kambrischen Explosion der Paläontologen liegt. Fossilien wie die jetzt vorgestellten stützen die Ansicht der Genetiker.

Saccorhytus coronarius, wie die winzigen Fossilien getauft wurden, lebte am Meeresboden und verankerte sich dort vermutlich an Sandkörnern, um derart gesichert auf Beute zu lauern. "Die Fossilien sind nicht besonders beeindruckend, vielleicht einen Millimeter lang und stark zerdrückt", berichtet Conway Morris über die Fundstücke im zentralchinesischen Tonstein, "unser Glück war, dass sich auf ihren Körper in einem ganz frühen Zersetzungsstadium Phosphatminerale niederschlugen und so selbst feinste Details erhalten blieben." Das Phosphat "härtete" die Überreste der empfindlichen Organismen derart, dass sie auch mehr als eine halbe Milliarde Jahre überdauern konnten.

Unter dem Elektronenmikroskop konnten Conway Morris und seine Kollegen neben den vergleichsweise riesigen Mündern an den Seiten kegelartige Ausstülpungen sehen. "Das sind unserer Meinung nach Vorläufer von Kiemenspalten", sagt der britische Experte für die frühen Tiere, "Kiemenspalten gehören jedoch zu den Kennzeichen der Deuterostomia, der Neumünder." Durch sie pressen zum Beispiel Fische das Wasser aus, das sie über den Mund aufnehmen, um den Sauerstoff heraus zu holen. Zum Atmen wird Saccorhytus die Kegelchen nicht gebraucht haben, denn das Tierchen war so klein, dass es seinen Sauerstoff nach Ansicht des Paläontologen durch die Körperoberfläche bezogen haben dürfte. Wegen seines einfachen Aufbaus gehen die Forscher um Simon Conway Morris davon aus, dass Saccorhytus ein primitiver Vertreter der Neumünder ist. "Das heißt allerdings nicht, dass es der gemeinsame Urahn aller Deuterostomia ist", unterstreicht der Paläontologe.

Kaum von heutigen Korsetttierchen zu unterscheiden ist der kambrische Vertreter Eolorica deadwoodensis.
Bild: Nature Ecology and Evolution/Uni Leicester/Tom Harvey
Zeichnung eines heutigen Korsetttierchens.
Bild: NMNH/Carolyn Gast

Am anderen Ende des Tierreichs ist der zweite Fund dieser Woche einzureihen: unter die Protostomia oder Urmünder. In diese Sparte fällt die Mehrheit aller Tierarten, zum Beispiel alle Insekten oder alle Weichtiere. Die Paläontologen Tom Harvey und Nick Butterfield von den Universitäten Leicester und Cambridge präsentieren in "Nature Ecology and Evolution" die ältesten bislang bekannten Korsetttierchen. "Wir haben Tonsteine aus Saskatchewan mit einer neuen Untersuchungsmethode nach Mikrofossilien durchsucht und per Zufall diese Korsetttierchen entdeckt", berichtet Tom Harvey von der Universität Leicester. Korsetttierchen sind ebenfalls nur maximal einen Millimeter große Meeresbodenbewohner, die Vasen oder Amphoren sehr ähnlich sehen. Obwohl sie in den heutigen Weltmeeren in jeder Tiefe zu finden sind, wurden die empfindlichen Organismen erst in den 70er Jahren des vergangenen Jahrhunderts entdeckt und Mitte der 80er Jahre wissenschaftlich beschrieben. "Wir können unsere winzigen Fossilien als Korsetttierchen identifizieren, weil sich ihr Außenpanzer erhalten hat und auch ihr stachelbewehrter Kopf, der teilweise in den Körper zurückgezogen werden konnte", erklärt Harvey.

Zumindest dem Aussehen nach hat sich zwischen Eolorica deadwoodensis, wie Harvey und Butterfield ihren Fund tauften, und ihren heutigen Verwandten nicht viel verändert. Doch scheinen die kambrischen Vertreter noch nicht den komplexen Lebenszyklus der heutigen Korsetttierchen mit unterschiedlichen Larvenstadien gehabt zu haben. Denn ob klein oder ausgewachsen - die Korsetttierchen aus dem Erdaltertum sehen alle gleich aus. "Einzeln werden diese Tiere im Sediment nicht viel ausgerichtet haben, aber sie können sehr häufig werden, und dann könnten sie schon aufgrund ihrer schieren Zahl das Ökosystem Meeresboden stark beeinflussen", sagt Tom Harvey. Etwa indem sie den Wasserstrom durch die Poren des Sediments verändern und damit den Transport von Sauerstoff und Nährstoffen. Was heutige Korsetttierchen schaffen, könnten vielleicht auch ihre frühen Verwandten im Kambrium bewerkstelligt haben.

Tom Harvey hat für die Suche nach Mikrofossilien in extrem feinen Sedimenten wie den aus Saskatchewan eine spezielle Labormethode entwickelt. Mit Flusssäure löst er die Sedimente auf, und gießt die erhaltene Lösung durch Mikrosiebe. Die aus Kohlenstoff bestehenden Fossilien werden von der Säure nicht angegriffen, bleiben in den Sieben hängen und können dann analysiert werden. Damit öffnet sich ein ganz neues Fenster in die Erdgeschichte, denn die Überlieferung von so winzigen Tieren ist bislang extrem rar. "Wir haben uns einfach nicht vorstellen können, dass sie erhalten bleiben", sagt Tom Harvey, der seine Methode jetzt auch an anderen Tonsteinen, etwa aus Australien, Schweden, dem Baltikum und China ausprobieren will. "Im vergangenen Jahrzehnt sind eine ganze Reihe solcher Sedimentvorkommen entdeckt worden und ich hoffe, dass noch viele weitere entdeckt werden", so Harvey. Das griffige Bild von der kambrischen Artenexplosion wird zwar auf diese Weise zunehmend an Verbindlichkeit verlieren, doch dafür werden die tierischen Winzlinge aus der Frühzeit der Vielzeller den Paläontologen zu einem stimmigeren Bild von der Entwicklung des Lebens verhelfen.