Austronaga minuta: Fossil aus Luoping zeigt die ältesten bekannten Reptilienorgane

Vor rund 245 Millionen Jahren ließ sich ein kleines Meeresreptil der Trias in den Schlamm eines flachen Meeres sinken – in einer Region, die heute im Süden Chinas liegt. Sein Skelett versteinert. Und auf ungewöhnliche Weise blieben sogar Teile seines Körperinneren erhalten.

Forschende haben das Tier inzwischen genauer beschrieben: Austronaga minuta. Der dunkle Abdruck zwischen den Rippen enthält demnach Magen, Leber und einen Abschnitt des Darms – ältere, eindeutig zugeordnete Reptilienorgane sind weltweit bislang nicht bekannt.

Das Fossil misst etwa 24 Zoll (60 Zentimeter), mit einem langen Hals und einem noch längeren Schwanz. Außerdem hat es seine letzte Mahlzeit konserviert: Fischschuppen, die noch dort liegen, wo einst der Verdauungstrakt war.

Das Luoping-Meer bewahrt ein seltenes Reptil

Das Skelett stammt aus dem Dorf Waina im Kreis Luoping (Provinz Yunnan) und ist auf zwei Kalksteinplatten aufgeteilt. Das Gestein gehört zur Guanling-Formation, datiert in das mittlere Anisium der Mittleren Trias.

Die Fossillagerstätten von Luoping dokumentieren eine dicht besetzte marine Lebensgemeinschaft aus Wirbellosen, Fischen und Reptilien am Ostrand des Tethys-Ozeans. Dieses Meer befand sich noch in der Erholungsphase nach dem End-Perm-Aussterben – dem schwersten Massenaussterben der Erdgeschichte.

Austranoga minuta war bereits zuvor anhand älterer, deutlich fragmentarischerer Funde benannt worden. Das hier untersuchte Exemplar ist jedoch ein vollständiges, im Verband erhaltenes Skelett – und genau das ermöglicht Antworten auf Fragen, die sich aus den ersten Knochen nicht klären ließen.

Die Wirbelsäule umfasst 18 Halswirbel, 24 Rückenwirbel, zwei Sakralwirbel und 71 Schwanzwirbel. Der Körper ist damit an beiden Enden außergewöhnlich verlängert.

An der Studie beteiligt waren das Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie (IVPP) in Peking, die Schottischen Nationalmuseen sowie das Staatliche Museum für Naturkunde Stuttgart.

Hinzu kamen Kolleginnen und Kollegen der Universität Hohenheim, des Field Museum in Chicago, des Nationalen Geoparks „Luoping-Biota“ und der Universität Zürich.

Uralte Organe überstanden die Fossilisierung

Zwischen den Rippen fiel zunächst eine dunkle Zone auf, die unscheinbar wirkte. Unter ultraviolettem Licht zerlegte sie sich jedoch in getrennte Bereiche mit klar unterscheidbaren Farben, Umrissen und Oberflächenstrukturen.

Das Team fotografierte die Platten unter UV-A-Lampen mit einer Emission bei etwa 365 Nanometern. Anschließend entnahmen sie Proben, die kleiner als ein Quadratmillimeter waren, für Elektronenmikroskopie und Elementanalysen.

Wei Wang, Meeresreptilien-Spezialist am IVPP und Erstautor der Studie, schilderte, was Licht und Chemie im Inneren der Körperhöhle sichtbar machten.

„Die erhaltenen Organe umfassen einen großen, sackartigen Magen im vorderen Bereich, gefolgt von einer auffallend roten Leber, in der noch Spuren von Hämoglobin nachweisbar sind. Dahinter befindet sich ein langer, einfacher Schlauch, der den Dünn- und Dickdarm bildet“, sagt Wang.

Die rote Färbung der Leber ist demnach kein optischer Effekt. Eisen aus dem Hämoglobin scheint direkt an Ort und Stelle mineralisiert zu sein und hinterließ einen framboidalen, eisenreichen Rückstand, den das Elektronenmikroskop deutlich vom umgebenden Gestein abgrenzen konnte.

Fischschuppen verraten die letzte Mahlzeit

Weiter hinten – zwischen dem letzten Rückenwirbel und dem ersten Sakralwirbel – sind Darminhalte als dunkelbraune Massen mit glatten Oberflächen erhalten. Der vordere Abschnitt ist eng geschlungen, während der hintere Teil kräftiger und dreidimensional wirkt.

Im Inneren dieses hinteren Abschnitts liegen unverdaute Nahrungsreste, vermutlich darunter glänzende Ganoidschuppen von Fischen. Dort ist Phosphat in deutlich höheren Konzentrationen angereichert als in anderen Bereichen der Platte.

Auch das Gebiss passt zu dieser Interpretation: Austronaga besaß konische Zähne mit ausgeprägten Fangzähnen – eine Bezahnung, die zum Packen glitschiger Beute und zum Festhalten geeignet ist.

Mit anderen Worten: kleine Fische. Und mindestens einer davon wurde noch verdaut, als das Tier starb.

Wie verdauten frühe Meeresreptilien? Hinweise aus Austronaga minuta

Heutige Vögel und Krokodile – die überlebenden Archosaurier – verarbeiten Nahrung in einem zweiteiligen Magen. Austronaga hingegen besaß nur eine einzelne Kammer.

Nicholas Fraser von den Schottischen Nationalmuseen, Mitautor der Studie, deutet den geteilten Magen heutiger Archosaurier als spätere Entwicklung und nicht als ursprünglich geerbtes Merkmal.

„Während heutige Vögel und Krokodile einen zweiteiligen Magen haben, besaß Austronaga nur eine einzige Magenkammer. Das zeigt, dass die Mägen der Archosaurier anfangs recht einfach waren und sich erst später im Verlauf der Evolution weiterentwickelten“, sagt Fraser.

Der Darm erzählt eine ähnliche Geschichte: Er ist kurz und nur locker gewunden, ohne einen vergrößerten Dickdarm. Damit ähnelt er eher dem Verdauungstrakt einer fischfressenden Waranechse als dem langen System einer pflanzenfressenden Landschildkröte.

Genau darin liegt die Überraschung dieses Fossils: Das Skelett war bereits deutlich an das Leben im offenen Wasser angepasst, während sich das Verdauungssystem offenbar kaum verändert hatte.

Gliedmaßen für ein Leben im Wasser gebaut

Am deutlichsten verraten die Extremitäten den Lebensraum. Der Vorderarm ist mehr als doppelt so lang wie der Hinterarm; das Verhältnis von Humerus zu Femur beträgt 2.19.

Die Autorinnen und Autoren stellten diesen Wert zwei Datensätzen gegenüber, die sekundär aquatische Tiere umfassten – mit 183 beziehungsweise 230 Arten. Kein anderes Tier in einem der beiden Vergleiche, weder ausgestorben noch heute lebend, erreichte einen höheren Wert.

Hände und Füße sind durch Hyperphalangie verlängert: zusätzliche Finger- und Zehenknochen, die vor allem in den mittleren Strahlen dicht gepackt sind. Dieses Merkmal gilt als typisch für Flossenschwimmer wie Plesiosaurier, Ichthyosaurier und Wale.

Krallen fehlen. Die Gelenkflächen sind flach und nur schwach ausgebildet, was Fortbewegung an Land – wenn überhaupt – äußerst unbeholfen gemacht hätte.

Auch das Becken liefert einen klaren Hinweis: Die Sakralrippen verbinden sich nicht mehr mit dem Hüftknochen, sodass die Hinterbeine an Land kaum Gewicht hätten tragen können.

Der Stammbaum zeigt den Weg ins Meer

Austronaga wird den Tanysauria zugeordnet, einem frühen Seitenzweig jener Linie, aus der später Krokodile, Dinosaurier und Vögel hervorgingen.

Der nächste bekannte Verwandte ist Dinocephalosaurus, der langhalsige „chinesische Drache“, der ebenfalls aus derselben Region Chinas ausführlich beschrieben wurde.

Dieser Stammbaum ist deshalb bedeutsam, weil viele andere berühmte Meeresreptilien des Mesozoikums keine klaren, landlebenden Verwandten besitzen – und Ichthyosaurier sowie Plesiosaurier im Fossilbericht bereits als vollständig ans Wasser gebundene Formen erscheinen.

Bei den Tanysauriern ist das anders. In der Gruppe finden sich eindeutig terrestrische Tiere wie Macrocnemus neben stark aquatischen Formen. Dadurch entsteht der bislang klarste fossile Verlauf dafür, wie Reptilien den Schritt ins Meer vollzogen und dort dauerhaft blieben.

Stephan Spiekman vom Museum in Stuttgart und der Universität Hohenheim, Mitautor und Spezialist für langhalsige Meeresreptilien, hält diese Gruppe für lange unterschätzt.

„Die Archosaurier und ihre Vorfahren waren zur Zeit der Dinosaurier die vielfältigste Reptiliengruppe an Land, aber wir gingen immer davon aus, dass ihre Anpassung an das Leben im Meer begrenzt war. Die Entdeckung von Austronaga zeigt, dass frühe Vertreter dieser Linie bereits komplexe Anpassungen an das Leben in den Ozeanen entwickelt hatten“, sagt Spiekman.

Wo die Belege enden

Die Zuordnung der Organe bleibt eine Interpretation – und das macht die Publikation ausdrücklich deutlich. Magen, Leber und Darm werden aus Lage, Größe, Form und Chemie erschlossen, nicht aus erhaltener Zellstruktur.

Fein verzweigte Strukturen nahe dem Magen könnten Blutgefäße in Kapillargröße sein. Eine bräunliche Masse hinter dem Becken wird vorsichtig als Haut und Muskulatur angesprochen. Selbst die Fischschuppen werden als möglich, nicht als sicher beschrieben.

Auch die Leber ist nicht vollständig erhalten. Ihr vorderer Abschnitt scheint unter dem Magen zu liegen, sodass das Organ zu Lebzeiten vermutlich größer war, als es die freiliegende Schicht vermuten lässt.

Zudem hatte die Bildgebung Grenzen: Wegen des geringen Kontrasts zwischen Knochen und Kalkstein lieferte die computergestützte Laminografie nur beim Schädel brauchbare Ergebnisse. Das rüttelt jedoch nicht an der Kernaussage. Ein einziges Tier auf einer einzigen Platte ermöglicht hier den bislang ältesten Blick in das Innere eines Reptils.

Solche Ausnahmefossilien sind selten, weil Weichteile fast immer verrotten, bevor sie bedeckt werden. Indem dieser Fund die ältesten bekannten Reptilienorgane bewahrt, liefert er ein ungewöhnlich vollständiges Bild davon, wie eines der frühesten Meeresreptilien lebte, fraß und sich an das Dasein im Meer anpasste.