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Tetrapoden: Der Fisch aus dem Wasser

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Es ist eines der ikonischen Bilder der Evolution: Vor ungefähr 400 Millionen Jahren, in den prähistorischen Nebeln der geologischen Zeit, kriecht ein tapferer Fisch mühsam aus dem Wasser auf das Land und repräsentiert die erste Welle einer Invasion von Wirbeltieren, zu der er führt Dinosaurier, Säugetiere und Menschen. Logischerweise verdanken wir dem ersten Tetrapoden (griechisch für "vier Fuß") natürlich nicht mehr als dem ersten Bakterium oder dem ersten Schwamm, aber etwas an diesem mutigen Lebewesen zieht immer noch an unserem Herzen.

Wie so oft passt dieses romantische Bild nicht ganz zur evolutionären Realität. Vor 350 bis 400 Millionen Jahren krochen verschiedene prähistorische Fische zu verschiedenen Zeiten aus dem Wasser, so dass es nahezu unmöglich war, den "direkten" Vorfahren der modernen Wirbeltiere zu identifizieren. Tatsächlich hatten viele der berühmtesten frühen Tetrapoden sieben oder acht Stellen am Ende eines jeden Gliedes, und da moderne Tiere sich strikt an den Fünf-Zehen-Körperplan halten, bedeuteten diese Tetrapoden aus Sicht der Evolution eine Sackgasse prähistorische Amphibien, die ihnen folgten.

Ursprünge

Die frühesten Tetrapoden entwickelten sich aus "Lappenflossen" -Fischen, die sich in wichtigen Punkten von "Rochenflossen" -Fischen unterschieden. Während Rochenfische heutzutage die häufigste Art von Fischen im Ozean sind, sind die einzigen Lappenfische auf dem Planeten Lungenfische und Koelazanten, von denen man glaubte, dass sie vor zig Millionen von Jahren bis zu ihrem Tod ausgestorben sind Das Exemplar wurde 1938 entdeckt. Die unteren Flossen von Fischen mit Lappenflossen sind paarweise angeordnet und werden von inneren Knochen gestützt - die notwendigen Voraussetzungen, damit sich diese Flossen zu primitiven Beinen entwickeln können. Lappenfische der Devon-Zeit konnten bei Bedarf bereits über "Spiracles" in ihren Schädeln Luft einatmen.

Experten unterscheiden sich in Bezug auf die Umweltbelastungen, die dazu geführt haben, dass sich Lappenfische zu wandelnden, atmenden Tetrapoden entwickelten. Eine Theorie besagt jedoch, dass die flachen Seen und Flüsse, in denen diese Fische lebten, Dürreperioden ausgesetzt waren und Arten begünstigten, die unter trockenen Bedingungen überleben konnten. Eine andere Theorie besagt, dass die frühesten Tetrapoden von größerem fischtrockenem Land buchstäblich aus dem Wasser gejagt wurden und eine Fülle an Insekten- und Pflanzenfutter und ein deutliches Fehlen gefährlicher Raubtiere aufwiesen. Jeder Lappenfisch, der an Land stolperte, hätte sich in einem wahren Paradies wiedergefunden.

In evolutionärer Hinsicht ist es schwierig, zwischen den fortschrittlichsten Fischen mit Lappen und den primitivsten Tetrapoden zu unterscheiden. Drei wichtige Gattungen, die näher am Fischende des Spektrums lagen, waren Eusthenopteron, Panderichthys und Osteolopis, die ihre gesamte Zeit im Wasser verbrachten und dennoch latente Tetrapodeneigenschaften aufwiesen. Bis vor kurzem stammten diese Tetrapoden-Vorfahren fast alle aus fossilen Vorkommen im Nordatlantik, doch die Entdeckung von Gogonasus in Australien hat den Kibosh auf die Theorie gebracht, dass Landtiere aus der nördlichen Hemisphäre stammen.

Frühe Tetrapoden und "Fishapods"

Wissenschaftler waren sich einst einig, dass die frühesten wahren Tetrapoden vor etwa 385 bis 380 Millionen Jahren stammten. Dies hat sich durch die jüngste Entdeckung von Tetrapoden-Spuren in Polen geändert, die vor 397 Millionen Jahren stattfanden und den Evolutionskalender um 12 Millionen Jahre zurückstellten. Wenn dies bestätigt wird, wird diese Entdeckung zu einer Überarbeitung des evolutionären Konsenses führen.

Wie Sie sehen können, ist die Evolution der Tetrapoden weit davon entfernt, in Steintetrapoden geschrieben zu werden, die mehrfach an verschiedenen Orten entwickelt wurden. Dennoch gibt es einige frühe Tetrapodenarten, die von Experten als mehr oder weniger definitiv angesehen werden. Das wichtigste davon ist Tiktaalik, von dem angenommen wird, dass er auf halbem Weg zwischen den tetrapodenähnlichen Lappenflossenfischen und den späteren echten Tetrapoden liegt. Tiktaalik war mit dem primitiven Äquivalent von Handgelenken gesegnet - was ihm möglicherweise geholfen hat, sich auf seinen stämmigen Vorderflossen entlang der Ränder flacher Seen abzustützen - sowie mit einem wahren Hals, der ihm die dringend benötigte Flexibilität und Beweglichkeit während seiner Schnelligkeit verleiht Sprünge auf trockenes Land.

Aufgrund seiner Mischung aus Tetrapoden- und Fischmerkmalen wird Tiktaalik oft als "Fishapod" bezeichnet, ein Name, der manchmal auch für fortgeschrittene Fische mit Lappenflossen wie Eusthenopteron und Panderichthys verwendet wird. Ein weiterer wichtiger Fishapod war Ichthyostega, der etwa fünf Millionen Jahre nach Tiktaalik lebte und eine ähnlich respektable Größe erreichte - etwa fünf Fuß lang und 50 Pfund schwer.

Wahre Tetrapoden

Bis zur jüngsten Entdeckung von Tiktaalik war Acanthostega die berühmteste aller frühen Tetrapoden, die vor etwa 365 Millionen Jahren datierte. Diese schlanke Kreatur hatte relativ gut entwickelte Gliedmaßen sowie solche "fischartigen" Merkmale wie eine seitliche Sinneslinie, die entlang der Länge ihres Körpers verlief. Andere, ähnliche Tetrapoden dieser allgemeinen Zeit und dieses Ortes schlossen Hynerpeton, Tulerpeton und Ventastega ein.

Paläontologen glaubten einst, dass diese späten devonischen Tetrapoden einen erheblichen Teil ihrer Zeit auf trockenem Land verbracht hatten, aber man geht heute davon aus, dass sie hauptsächlich oder sogar vollständig im Wasser lebten und nur dann ihre Beine und primitiven Atemgeräte verwendeten, wenn dies absolut notwendig war. Das wichtigste Ergebnis bei diesen Tetrapoden war die Anzahl der Stellen an Vorder- und Hintergliedern: 6 bis 8, ein starkes Indiz dafür, dass sie nicht die Vorfahren späterer Tetrapoden mit fünf Zehen und ihrer Säugetiere, Vögel und Vögel gewesen sein konnten Nachkommen von Reptilien.

Romer's Gap

Es gibt eine 20 Millionen Jahre lange Zeitspanne in der frühen Karbonperiode, die nur sehr wenige Wirbeltierfossilien hervorgebracht hat. Bekannt als Romer's Gap, wurde diese leere Periode im Fossilienbestand verwendet, um die Zweifel der Kreationisten in der Evolutionstheorie zu untermauern, aber es ist leicht zu erklären, dass sich Fossilien nur unter ganz besonderen Bedingungen bilden. Romer's Gap beeinflusst insbesondere unser Wissen über die Evolution der Tetrapoden, denn wenn wir die Geschichte 20 Millionen Jahre später (vor etwa 340 Millionen Jahren) aufgreifen, gibt es eine Fülle von Tetrapodenarten, die in verschiedene Familien eingeteilt werden können, von denen einige sehr nahe beieinander liegen wahre Amphibien.

Unter den bemerkenswerten Tetrapoden nach der Lücke befinden sich die winzigen Casineria mit fünf Zehenfüßen; das aalähnliche Greererpeton, das sich möglicherweise bereits von seinen eher landorientierten Tetrapoden-Vorfahren "entwickelt" hat; und salamanderartig Eucritta melanolimnetes, sonst bekannt als "die Kreatur aus der schwarzen Lagune" aus Schottland. Die Vielfalt der späteren Tetrapoden ist ein Beweis dafür, dass während Romers Gap in Bezug auf die Evolution viel passiert sein muss.

Glücklicherweise konnten wir in den letzten Jahren einige Lücken in Romer's Gap schließen. Das Skelett von Pederpes wurde 1971 entdeckt und drei Jahrzehnte später von der Tetrapoden-Expertin Jennifer Clack weiter untersucht. Bezeichnenderweise hatte Pederpes nach vorne gerichtete Füße mit fünf Zehen und einem schmalen Schädel, wie man sie bei späteren Amphibien, Reptilien und Säugetieren findet. Eine ähnliche Art, die während Romers Gap aktiv war, war die großschwanzige Whatcheeria, die die meiste Zeit im Wasser verbracht zu haben scheint.