Neue Hinweise aus uralten Lungenfisch-Fossilien beleuchten den Weg an Land

Alte Spuren aus sehr alten Fischen liefern der Forschung neue Bausteine, um einen der entscheidendsten Wendepunkte in der Geschichte des Lebens auf der Erde besser zu begreifen.

Vor mehr als 400 Millionen Jahren begannen bestimmte Fische, sich in kleinen, aber folgenreichen Details zu verändern. Mit der Zeit schufen diese Anpassungen die Voraussetzungen dafür, dass Tiere das Wasser verlassen und an Land leben konnten. Aus diesem Schritt entwickelten sich später Frösche, Dinosaurier und schliesslich auch der Mensch.

Zwei aktuelle Studien ergänzen diese Entwicklungsgeschichte um wichtige Details. Im Mittelpunkt stehen Lungenfische – eine uralte Fischgruppe, die bis heute überlebt hat und evolutionsgeschichtlich nahe an dem Ast des Stammbaums liegt, aus dem die Landwirbeltiere hervorgingen.

Indem Forschende Lungenfisch-Fossilien analysieren, rekonstruieren sie, wie frühe Wirbeltiere schrittweise jene Merkmale ausbildeten, die ein Leben jenseits der Wasserlinie ermöglichten.

Ein rätselhaftes Fischfossil neu entschlüsselt

Eine der neuen Arbeiten nimmt ein Fossil erneut unter die Lupe, das bereits vor Jahrzehnten in Westaustralien gefunden wurde. Auf den ersten Blick wirkte das Stück verwirrend: Einige Bereiche waren beschädigt, andere liessen sich nur schwer deuten.

Als Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Fossil 2010 erstmals beschrieben, erschien es so ungewöhnlich, dass sogar die Frage im Raum stand, ob es sich um einen vollständig unbekannten Fischtyp handeln könnte.

Der Fund stammt aus einem Riffsystem, das lange vor dem heutigen Great Barrier Reef existierte. Dieses Riff aus dem Devon lag einst in dem Gebiet, das heute als Kimberley-Region im Norden Westaustraliens bekannt ist – zu einer Zeit, als die Landschaft überflutet war und von frühen Fischarten bevölkert wurde.

Mit modernen Bildgebungsverfahren haben Forschende das rätselhafte Fossil nun erneut untersucht. Hochauflösende CT-Scans machten es möglich, in den Schädel hineinzusehen, ohne ihn zu öffnen, und dabei feine Strukturen sichtbar zu machen, die zuvor verborgen geblieben waren.

Die Erstautorin Dr. Alice Clement von der Flinders University betonte, wie aussergewöhnlich der Fund anfangs wirkte, und wies darauf hin, dass die Erstbeschreibenden ihn „als möglicherweise einen völlig neuen, in der Wissenschaft noch nie gesehenen Fischtyp“ in Betracht gezogen hatten.

Fossil-Scans schärfen das Bild der Lungenfisch-Evolution

Die digitalen Aufnahmen zeigten, dass das Fossil zu den Lungenfischen gehört – und sie lieferten zugleich einen ungewöhnlich detaillierten Einblick in die Hirnhöhle sowie die innere Anatomie des Schädels.

„Mit Hightech-Scans konnten wir diesmal umfassende neue digitale Bilder des äusseren und inneren Schädels erstellen, die die Komplexität der Hirnhöhle dieses faszinierenden Lungenfischs zeigen“, sagte Dr. Clement.

Ausserdem verglichen die Forschenden die erhaltenen Strukturen des Innenohrs mit weiteren Exemplaren vom selben Fundort, gestützt auf Museumssammlungen und nationale Forschungseinrichtungen.

„Wir konnten den am besten erhaltenen Bereich seines Innenohrs mit anderen Gogo-Lungenfischen vergleichen“, sagte die Wissenschaftlerin Hannah Thiele, die an dem Projekt mitarbeitete.

„Das erweitert das übergreifende Verständnis der Evolution dieser frühesten Fleischflosser – sowohl in Gondwana als auch weltweit.“

Ein Schädel aus uralten Meeren

Die zweite Studie führt auf die andere Seite der Welt, in das heutige Südchina. Dort entdeckte ein Team einen aussergewöhnlich gut erhaltenen Lungenfisch-Schädel in Gesteinen, die auf etwa 410 Millionen Jahre datiert werden. Die Art erhielt den Namen Paleolophus yunnanensis.

Dieses Fossil stammt aus einer besonders aufschlussreichen Phase: Lungenfische waren bereits entstanden, hatten sich aber noch nicht in jene grosse Formenvielfalt ausgebreitet, die später im Devon zu sehen ist. Genau das macht den Schädel so wertvoll für die Einordnung.

„Paleolophus gibt uns einen beispiellosen Blick auf einen Lungenfisch aus der Zeit zwischen ihrem frühesten Auftreten und ihrer grossen Diversifizierung ein paar Millionen Jahre später“, sagte Dr. Brian Choo, ebenfalls Forscher an der Flinders University.

„Es war eine Phase, in der die Gruppe gerade begann, die charakteristischen Anpassungen an die Nahrungsaufnahme zu entwickeln, die ihnen für den Rest des Devons und bis in die Gegenwart hinein dienen sollten.“

Der Schädel vereint dabei alte und neuere Merkmale. Einige Eigenschaften erinnern an sehr frühe Lungenfisch-Fossilien aus China. Andere ähneln eher späteren Arten aus Regionen wie Wyoming in den USA und Australien. Diese Kombination hilft, eine Lücke zu schliessen, die Paläontologinnen und Paläontologen seit Langem beschäftigt.

Was Lungenfisch-Fossilien über den Weg an Land verraten

Lungenfische sind nicht nur Zeugnisse einer fernen Vergangenheit: Es gibt noch heute wenige lebende Arten, darunter eine in Australien. Ihre Anatomie liefert seltene Hinweise darauf, wie sich Flossen allmählich zu Gliedmassen entwickelten – und wie das Atmen von Luft möglich wurde.

„Lungenfische sind eine unglaublich alte Linie, zu der auch der noch lebende australische Lungenfisch aus Queenland gehört, die Forschende seit Langem fasziniert – wegen ihrer engen Verwandtschaft mit den Tetrapoden, also Wirbeltieren mit Gliedmassen, einschliesslich des Menschen“, sagte Dr. Choo.

„Der aussergewöhnliche Lungenfisch-Schädel, der in 410 Millionen Jahre alten Gesteinen in Yunnan gefunden wurde, liefert uns wichtige Einblicke in die rasche evolutionäre Diversifizierung zwischen dem frühen, mittleren und späten Devon.“

Die vollständige Studie erschien in der Fachzeitschrift Canadian Journal of Zoology.