Gesundheit: Archäologie: Kleiner Cousin mit großem Hirn

Was haben wir Säugetiere eigentlich, das anderen Tieren fehlt? Natürlich: Säuger besitzen Milchdrüsen und werden nach der Geburt mit dem Sekret dieser ehemaligen Hautdrüsen aufgezogen. Auch unterscheidet sich unser Haarkleid von den Schuppen der Reptilien und den Federn der Vögel. Während sich allerdings Milchdrüsen und Haare kaum fossil erhalten, versteinern Schädel- und insbesondere Kieferknochen recht oft. Zusammen mit den in systematischer Hinsicht ebenfalls wichtigen Zähnen geben sie mithin auch für längst ausgestorbene Tiere beredt Auskunft über eine eventuelle Mitgliedschaft im exklusiven Club der Säugetiere, der Mammalia.

Eine der wesentlichen säugerspezifischen Eigenarten im Knochenbau konnten Wissenschaftler jetzt überraschend bei einem 195 Millionen Jahre alten Fossil aus China nachweisen. Das Fundstück aus der Provinz Yunnan wurde zwar schon 1985 aus der unteren Lufeng-Formation geborgen. Erst jetzt aber konnte es nach sorgfältiger Befreiung vom umgebenden Gestein genaustens inspiziert werden. Dabei entdeckte ein amerikanisch-chinesisches Forscherteam einen Miniatur-Säuger, der einst gerade einmal zwei Gramm auf die Waage gebracht haben dürfte. Er besaß aber bereits einen enorm vergrößerten Hirnschädel. Das zeigt ein Vergleich des nur 12 Millimeter großen, wunderbar erhaltenen Schädels mit dem anderer lebender Säugetiere.

Damit ist das jurassische Fossil einer der kleinsten Mammalier überhaupt und zudem der kleinste bislang aus diesem frühen Abschnitt der Erdgeschichte bekannte. Sein winziger Körper, aber auch Besonderheiten im Bau der Zähne lassen vermuten, dass er ein Insektenfresser war. Aufgrund des gut erhaltenen Schädels war Forschern um den am Carnegie Museum of Natural History in Pittburgh tätigen Paläontologen Zhe-Xi Luo auch die systematische Einordnung ihres Fundes möglich. Ihre für sie selbst anfangs überraschende Entdeckung: Der Miniatur-Mammalier ist rund 45 Millionen Jahre älter als bislang bekannte Funde aus der weitläufigen Verwandtschaft der Säugetiere.

Dennoch besitzt er bereits jene typischen Merkmale, die man bislang nur bei echten Säugetieren gefunden hat - von den eierlegenden Kloakentieren Australiens und den Beuteltieren bis hin zu den Plazentatieren wie dem Menschen. Die sicherlich spektakulärsten Merkmale sind dabei die Mittelohrknöchelchen. Bei Hadrocodium sind sie bereits komplett von den Knochen des Unterkiefers losgelöst.

Während Reptilien einen Unterkiefer besitzen, der aus drei Knochenelementen aufgebaut ist, sind zwei dieser einstigen Kieferknochen bei den Säugetieren im Laufe der Evolution gewissermaßen ins Ohr der Tiere abgewandert. Dadurch sind Säuger nunmehr mit insgesamt drei Gehörknöchelchen ausgestattet. Wegen ihrer Form bekamen diese so schöne Namen wie Hammer, Amboss und Steigbügel.

Auch bei modernen Säugern finden sich jene Knochenelemente wieder, die einst bei den frühen Reptilien als Kiefergelenk fungierten. Dieses besteht nun nicht mehr wie bei den Reptilien primär aus den Knochenelementen Articulare und Quadratum, die ja als Gehörknöchelchen eingebaut wurden; vielmehr ist als evolutionäre Neukonstruktion ein sekundäres Kiefergelenk entstanden. Es wird durch die Knochenelemente Dentale und Squamosum (Schuppenbein) ausgebildet.

Das chinesische Fossil aus der frühen Jurazeit hat dank dieser durchaus bereits modernen Bauweise von Schädelteilen beste Chancen als das älteste Säugetier in die Lehrbücher der Zoologie einzugehen. Hadrocodium haben die Forscher ihr neustes Fossil getauft, was so viel wie "Vollkopf" bedeutet. Damit wollen sie betonen, dass der Schädel des Jura-Winzlings komplett durch ein vergrößertes Gehirn ausgefüllt wurde.

Offenbar nahm aber nicht einfach das Volumen des Gehirns zu. Vielmehr zeigen computertomographische Aufnahmen des fossilen Schädels, dass bei Hadrocodium vor allem jene Hirnbereiche den größten Anteil einnehmen, die für die Geruchswahrnehmung verantwortlich sind. Die Forscher vermuten, dass das bei Hadrocodium anwachsende Gehirn die einstigen zusätzlichen Kieferknochen beiseite gedrückt hat und so mit dazu beigetragen haben könnte, diese zu Gehörknöchelchen umzubilden.

Wenn auch die treibenden Kräfte dieser evolutionären Umbauarbeit im einzelnen vielleicht nie aufgeklärt werden können - den Biologen verdeutlicht der jüngste Fund wieder einmal den Mosaikcharakter der Evolution. Denn keineswegs verändern sich sämtliche Merkmale eines Lebewesens gleichzeitig. Vielmehr passen sich einzelne körperbauliche Eigenarten zu unterschiedlichen Zeiten an eine veränderte Umwelt an.

Zhe-Xi Luo und sein Team sind überzeugt, dass aufgrund dieser Mosaikevolution die bislang nur von echten Säugetieren bekannten Merkmale wie das veränderte sekundäre Kiefergelenk bereits lange vor dem Erscheinen der modernen Mammalia entstanden. "Offenbar war der Umbau bereits lange vor Hadrocodium abgeschlossen. Unser Fossil stellt den Abschluss jener Entwicklung der Trennung von Unterkieferknochen und Mittelohr dar", so Luo.

Bislang war die Standardvorstellung der Säugetierkundler, dass sich die Mammalia vor rund 200 Millionen Jahren aus reptilienähnlichen Vorfahren entwickelt haben, aber dann lange im Schatten der das Erdmittelalter dominierenden Dinosaurier blieben. Erst deren noch immer nicht vollständig aufgeklärtes Verschwinden am Ende der Kreidezeit vor 65 Millionen Jahren habe den Säugetieren schlagartig vielfältige neue Lebensräume eröffnet, glauben die meisten Wissenschaftler bis heute. Damit wurde die Erdneuzeit, das Känozoikum, zum "Zeitalter der Säugetiere".

Doch dieses lieb gewonnene Szenario dürfte inzwischen kaum mehr haltbar sein. Säugetierforscher werden umdenken müssen. Die jüngsten Funde gut erhaltener Fossilien zeigen, dass Säugetiere und ihre frühen Verwandten - jene Mammaliaformes - offenbar bereits während des Erdmittelalters weiter entwickelt und in ökologischer Hinsicht auch wesentlich flexibel waren als die bisherigen simplen Annahmen dies vorsahen. Der Baum des Lebens dürfte sich auch im Bereich der Säuger schon im frühen Erdmittelalter prächtig entwickelt und immer neue Zweige hervorgebracht haben.

Das Team um Luo hat in einer ersten computergestützten phylogenetischen Analyse 90 Skelettmerkmale von Hadrocodium mit denen von anderen frühen und den heutigen Säugetieren verglichen. Das Ergebnis weist den jurassischen "Vollkopf" zwar als nahe der Stammlinie zu sämtlichen Säugetieren aus; doch die genaue verwandtschaftliche Beziehung ist noch nicht eindeutig festlegbar.

Der Teufel steckt wieder einmal im zoologischen Detail. Denn "Hadrocodium könnte ein entfernter Cousin von uns sein; ein früher Säuger, der einst zeitgleich mit den direkten Vorfahren dieser Evolutionslinie lebte", meint Luo. Oder aber Hadrocodium ist eher unser aller Ururur-Onkel, nahe verwandt also mit unseren Ahnen, aber noch immer nicht in unserer direkten Vorfahrenlinie. Und als dritte Möglichkeit könnte das jurassische Fossil tatsächlich auch ein unmittelbarer Vorfahre aller Säugetiere sein. "Wir können aber in jedem Fall davon ausgehen, dass Hadrocodium eine uns bisher völlig unbekannte und eigenständige Evolutionslinie der Mammaliaformes verkörpert."

Matthias Glaubrecht