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Die Entwicklung vom Fisch im Wasser zum Wirbeltier auf dem Land ist einer der bedeutungsvollsten Übergänge in der Evolution. Acanthostega ist eine ausgestorbene Tiergattung, die vor 365 Millionen Jahren lebte und sowohl fischähnliche Körperteile hatte als auch Merkmale von Landwirbeltieren besass. Diese Fisch-Landwirbeltier-Zwischenform ist damit ideales Objekt für die Erforschung der anatomischen, funktionellen und ökologischen Schritte bei der Entstehung des typischen Körpers von Landwirbeltieren. Die Acanthostega hatten Kiemen, sensorische Kanäle auf dem Schädel und eine Schwanzflosse wie ein Fisch. Gleichzeitig war wie bei Landwirbeltieren neben vier Gliedmassen mit Fingern und Zehen bereits die Ausprägung eines Halses sowie ein vergrösserter Brust- und Beckengürtel vorhanden.
Die breite Schnauze dieser Tiere wies ebenfalls Merkmale beider Tierklassen auf – und Forschende der Universität Zürich haben nun in Zusammenarbeit mit den Universitäten von Lincoln, Cambridge und Bristol untersucht, ob das Tier im Wasser oder auf dem Land seine Beute gefressen hat. In den «Proceedings of the Royal Society of London B.» postulieren sie, dass Acanthostega nicht nur im Wasser gelebt, sondern sich auch hauptsächlich aquatisch ernährt hat.
Analyse von Kiefer und Funktion mit neuen Verfahren
Um Rückschlüsse auf die Ernährungsgewohnheiten zu ziehen, hat die Forschungsgruppe um James Neenan vom Paläontologischen Institut und Museum der Universität Zürich die Kieferform und ihre Funktion unter die Lupe genommen: Mittels eines neuartigen Standardisierungsverfahrens – der Geometrischen Morphometrie – wurde der Unterkiefer von Acanthostega mit jenen von verschiedenen Fischen und Landwirbeltieren verglichen. In einer Funktionsanalyse, der sogenannten «Finite Elemente Analyse», ermittelten die Forschenden im Weiteren anhand von Computersimulationen die Kräfteverteilung bei einem Biss.
Das Ergebnis der beiden Analysen ist klar: «Der Biss von Acanthostega war relativ schwach, die Simulationen zeigen keine Kräftespitzen», erklärt Erstautor James Neenan. Daraus lässt sich schliessen, dass das Tier nicht in der Lage war, mit seinem Kiefer kräftig zuzupacken.
Die Untersuchungen zeigen weiter, dass mit dem breiten Unterkiefer und seinen nach hinten geneigten vorderen Zähnen eine schnelle Schnappbewegung oder sogar ein Saugschnappen möglich war – ideal für den effizienten Fang einer schnellen Beute. «Wir schliessen daraus, dass sich Acanthostega vorwiegend, wenn nicht ausschliesslich im Wasser ernährt hat», fasst James Neenan zusammen. Diese Erkenntnis sei überraschend, denn sie stehe eigentlich im Widerspruch zu den gut verzahnten Schädelknochen, die viel mehr an ein Landwirbeltier erinnerten.
Literatur:
James M. Neenan, Marcello Ruta, Jennifer A. Clack and Emily J. Rayfield. Feeding biomechanics in Acanthostega and across the fish-tetrapod transition. Proceedings of the Royal Society B, Biological Sciences 281:1781. doi: 10.1098/rspb.2013.2689.