Gesundheit : Evolution: Frühe Konkurrenz für den Urvogel

Matthias Glaubrecht

Der gefiederte "Ur-Vogel" Archaeopteryx ist das wohl berühmteste Fossil der Naturgeschichte. Als vermeintliches Bindeglied zwischen Dinosauriern und Vögeln steht er Modell für den Übergang von beschuppten Reptilien zu gefiederten Vögeln. Und als Lehrbuchweisheit gilt seit langem, dass ein Federkleid allein für Vögel typisch ist.

Mehrere Fossilfunde aus der Provinz Liaoning in China lieferten jedoch 1998 erstmals Hinweise darauf, dass auch einige Dinosaurier des Erdmittelalters ein regelrechtes Gefieder gehabt haben könnten. Im heutigen Nordosten Chinas hatten vulkanische Eruptionen vor rund 125 Millionen Jahren eine Menagerie urzeitlicher Tiere unter Aschelagen begraben, die sich immer mehr als Schatzgrube für Paläontologen erweist. Chinesische Forscher entdeckten darin kürzlich die versteinerten Überreste mehrerer vogelähnlicher Reptilien, darunter mit Sinosauropteryx prima den ersten befiederten Saurier.

Kaum ein Jahr später wurde dort auch der rund 40 Zentimeter große Sinornithosaurus millenii ausgegraben, ein vogelartiges Reptil aus der Gruppe der Droemaeosaurier. Beide Fossilien, die in ihrem Skelettbau zudem viele Gemeinsamkeiten mit Vögeln haben, hinterließen in dem sie umgebendem Gestein feine, filamentartige Abdrücke, aus denen Forscher auf ein dichtes Daunengefieder schließen, wie es ansonsten nur von modernen Vögeln bekannt ist. Ihnen fehlten indes offenbar jene kräftigen Schwungfedern, wie sie etwa bereits Archaeopteryx besaß.

Kürzlich wurden dann jedoch auch solche "echten" Federn bei zwei chinesischen Reptilienfossilien entdeckt. So weisen die ebenfalls in der Yixian-Formation der Provinz Liaoning ausgegrabenen versteinerten Überreste der beiden kreidezeitlichen Saurier Caudipteryx zoui und Protoarchaeopteryx robusta eindeutig Körper- und Konturfedern auf. Wie bei modernen Vögeln haben auch diese 125 Millionen Jahre alten fossilen Federn einen zentralen Kiel mit beidseitigen Federfahnen. Daher besteht für Fossilforscher kein Zweifel mehr, daß bereits einige Reptilien der Kreidezeit Federn besaßen, wie wir sie später nur noch von Vögeln kennen.

Unklar ist freilich, wozu diese Daunen- und Konturfedern den befiederten Reptilien gedient haben, denn fliegen konnten sie damit sehr wahrscheinlich noch nicht. Sämtliche chinesischen Funde befiederter Reptilien sind 20 Millionen Jahre jünger als die versteinerten Überreste des vor rund 145 Millionen Jahren lebenden "Urvogels". Somit war die Archaeopteryx zwar nicht mehr das einzige gefiederte Wesen am Übergang zwischen Reptilien zu Vögeln, aber immer noch der älteste Vogelahne mit echten Federn.

Das könnte sich jetzt mit einem spektakulären Fund aus Zentralasien ändern. Denn bei dem etwa 220 Millionen Jahre alten Fossil Longisquama insignis glauben amerikanische Forscher nun ebenfalls Federn entdeckt zu haben. Da dieses Reptil schon rund 75 Millionen Jahre vor Archaeopteryx lebte, hätte dieser nicht nur Gesellschaft, sondern ernsthaft Konkurrenz bekommen. Denn mit Longisquama als erstem befiederten Reptil wäre der süddeutsche Urvogel Archaeopteryx entthront; und die Erfindung der Federn dürfte demnach bereits am Beginn des Erdmittelalters, etwa zur Zeit der Trias, und nicht erst sehr viel später in der Kreidezeit erfolgt sein.

John Ruben von der Universität von Orgeon in Corvallis und seinem Doktoranden Terry Jones gelang die jüngste spektakuläre Entdeckung vermeintlich federähnlicher Strukturen bei Longisquama eher zufällig, wie sie im Wissenschaftsmagazin "Science" (Band 288, Seite 2202) berichten. Das etwa 25 Zentimeter große Reptil war bereits vor Jahrzehnten in den Ablagerungen eines einstigen Sees bei Madygan in der Provinz Osh im zentralasiatischen Kirgisien gefunden und 1970 durch den russischen Paläontologen Alexander Sharov erstmals beschrieben worden. Seitdem jedoch lagerte das Fossil im Paläontologischen Institut in der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau, wo es kaum ein ausländischer Wissenschaftler zu Gesicht bekam.

Erst 1999 stellten russische Paläontologen Longisquama zusammen mit anderen Fossilien aus der ehemaligen Sowjetrepublik anlässlich einer privat finanzierten Wanderausstellung in den USA aus. Dort fielen Terry Jones und John Rubens sofort die eigenartig langen, aus dem Rücken des Tieres herausragenden wimpelartigen Anhänge auf. Nach Abschluss der Ausstellung untersuchten sie das Fossil deshalb im Labor des Paläontologen und Teammitarbeiters Larry Martin an der Universität von Kansas genauer.

Dabei erkannten sie deutliche Übereinstimmungen der bis zu zwölf Zentimeter langen, fahnenförmigen Strukturen von Longisquama mit den Federn moderner Vögel. Obgleich diese eigenartigen sechs bis acht Paare von Rückenanhängen sehr auffällig sind, war ihnen bislang kaum Beachtung geschenkt worden. Vielmehr hatte man sie ursprünglich als extrem verlängerte und modifizierte Hornschuppen interpretiert, was sich auch in Sharovs Namensgebung Longisquama ("lange Schuppe") widerspiegelt.

Doch weder von ausgestorbenen noch von lebenden Reptilien sind derartige fahnenartigen Schuppen mit Mittelkiel bekannt. Tatsächlich, so meint das Team um John Rubens, stellen die verlängerten Anhänge Federn dar, die bis in Details denen der modernen Vögel ähneln. Rätselhaft ist den Forschern indes noch, wozu diese fahnenförmigen Rückenanhänge ihren Trägern gedient haben können. Wohl kaum sind sie damit von Baum zu Baum gesegelt. Aber nutzten die Männchen sie vielleicht bei der Balz?

Sollte sich die Interpretation der beiden Wissenschaftler Terry Jones und John Rubens bestätigen, stellt dies alle bisherigen Vorstellungen über die Evolution der Feder und auch der Vögel auf den Kopf. Denn die Forscher sehen in ihrem Fund den Nachweis, dass Longisquama ein befiedertes Wesen war. Körperbauliche Merkmale, die so einmalig und kompliziert aufgebaut sind wie die Federn der Vögel, so glauben sie, haben sich nicht zweimal im Laufe der Evolution entwickelt.

Damit wird das Fossil in ihren Augen zu einem möglichen Kandidaten für die Ahnengalerie sämtlicher Vögel. Sie bestreiten daher auch die bislang vorherrschende Theorie, nach der sich Vögel erst sehr viel später im Erdmittelalter aus Dinosauriern - vermutlich aus der Gruppe der Theropoden - entwickelt haben.

Die Kritik an einer derart radikalen Neuinterpretation der Naturgeschichte ließ nicht lange auf sich warten. Die meisten vor allem amerikanischen Wissenschaftler, wie etwa Kevin Padian von der Universität von Kalifornien in Berkeley, bemängeln, dass das Team um Rubens keine überprüfbaren stammesgeschichtlichen Analysen, so genannte Kladogramme, vorlegte.

Damit sehen viele Systematiker gewissermaßen ihre "Spielregeln" nicht beachtet. Denn sämtliche andere, bislang publizierte vergleichende Analysen der körperbaulichen Merkmale von ausgestorbenen Reptilien und heutigen Vögeln deuten darauf hin, dass sich Vögel aus theropoden Dinosauriern entwickelt haben. Larry Martin aus dem Team um Rubens hält solche Kladogramme indes für überflüssig, da die zahlreichen Merkmale im Feinbau der Longisquama-"Federn" eindeutig die nahe Verwandtschaft mit Vögeln belegen.

Während sie damit den Zorn ihrer Kollegen erregen, die auf quantifizierbare Verfahren statt intuitive Schlussfolgerungen pochen, glauben die Forscher um Rubens unbeirrt, dass sich Vögel und ihre Federn bereits in der Trias in einem längst ausgestorbenen Wesen aus der vielgestaltigen Reptiliengruppe der Allosaurier entwickelt haben. Mit ihrer Aufsehen erregenden Neu-Interpretation rühren Terry Jones und John Rubens einmal mehr auch an der seit langem kontrovers diskutierten Streitfrage, ob Vögel von Dinosauriern abstammen. Während die einen glauben, dass Vogelfedern sich aus den gleichen morphologischen Strukturen wie jenen feinen, der Daunenfeder ähnlichen Filamentfasern entwickelt haben, die jetzt bei einigen Dinosauriern bekannt geworden sind, bestreiten andere wie etwa der Wirbeltier-Paläontologe Storrs Olson vom Nationalmuseum für Naturkunde in Washington ganz generell, dass sich Vögel aus Dinosauriern entwickelt haben.

Einig sind sich alle jedoch darin, dass die kuriosen Rückenfahnen von Longisquama eine im Tierreich einmalige Bildung darstellen und das Reptil damit zu einem der interessantesten Fossilfunde aus einer Zeit machen, als in der Geschichte der Wirbeltiere wichtige evolutive Weichen gestellt wurden. Aus einer der vielen sich damals entwickelnden Evolutionslinien sind dann schließlich auch die modernen Vögel hervorgegangen.

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