Prototaxites: 165 Jahre Rätsel um den 400 Millionen Jahre alten Riesen

Seit mehr als 165 Jahren rätseln Forschende über ein merkwürdiges Fossil namens Prototaxites. Schon sein Aussehen passte in kein gängiges Bild: Es konnte bis zu etwa 7,9 m hoch werden und erinnerte an einen aufragenden Baumstamm – allerdings ohne Blätter.

Diese eigenartigen Lebewesen traten im späten Silur auf, also vor rund 400 Millionen Jahren. In Fundschichten zusammen mit frühen Farnen und Schachtelhalmen wirken sie wie Fremdkörper: ohne Äste und völlig unähnlich zu heutigen Bäumen.

Als der kanadische Geologe John William Dawson die Funde 1859 untersuchte, hielt er sie für verrottende Baumstämme. Er gab ihnen den Namen „erste Konifere“ – eine Bezeichnung, die sich hielt, obwohl die Unsicherheit mit der Zeit eher zunahm.

Mit modernen Methoden wurde die Frage zwar immer wieder neu angegangen, doch eine eindeutige Antwort blieb lange außer Reichweite.

War Prototaxites ein Pilz?

Über Jahrzehnte gewann die Vorstellung an Boden, Prototaxites könne ein Pilz gewesen sein.

2001 argumentierte der Paläontologe Francis Hueber, es handle sich um einen gigantischen Landpilz. Seine Begründung stützte sich vor allem auf anatomische Merkmale, etwa das Vorhandensein röhrenförmiger Strukturen.

Später, im Jahr 2017, meldeten Forschende, sie hätten im Fossil vermeintliche Fruchtkörper erkannt. Damit wurde das Organismusrätsel sogar mit den Ascomycota in Verbindung gebracht – einer modernen Pilzgruppe.

Allerdings gab es ein grundlegendes Problem: Diese angeblichen Fortpflanzungsstrukturen ließen sich nie überzeugend mit dem vegetativen Körper verknüpfen. Das weckte Zweifel.

Es blieb also die Möglichkeit, dass die Fragmente zu einem ganz anderen Organismus gehörten. Ohne einen direkten Nachweis blieb die pilzliche Zuordnung von Prototaxites letztlich Spekulation.

Trotz anhaltender Debatten hielt sich die Pilzthese – bis ein Team unter Beteiligung von Forschenden der University of Edinburgh genauer hinsah.

Sie nahmen Prototaxites taiti erneut unter die Lupe, eine Art aus dem schottischen Rhynie-Chert, einer der besten Fossillagerstätten aus dem frühen Devon. Was sie fanden, stellt vieles infrage, was bislang als wahrscheinlich galt.

Größter Organismus des Devon

Im Zentrum stand ein außergewöhnlich gut erhaltener Fund mit der Kennzeichnung NSC.36. Er zeigt einen Querschnitt von P. taiti und macht sogenannte Markflecken sichtbar – dunkle, kreisförmige Bereiche –, die über den Körper verteilt sind.

Der für die Analysen verwendete Gesteinszylinder war ungefähr zylindrisch, 5,6 cm (etwa 2,2 Zoll) breit und fast 7 cm (rund 2,8 Zoll) lang, allerdings unvollständig. Genau das deutet darauf hin, dass der ursprüngliche Organismus deutlich größer gewesen sein muss – vermutlich eine weithin sichtbare Erscheinung in seinem Lebensraum.

Unter dem Mikroskop identifizierte das Team drei klar unterscheidbare Röhrentypen, die längs durch das Fossil verlaufen.

Typ-1-Röhren sind dünn, septiert und verzweigt. Typ-2-Röhren sind breiter, besitzen glatte Doppelwände und zeigen keine inneren Querwände.

Typ-3-Röhren sind am dicksten und weisen ringförmige Verdickungen auf, die zu keinem bekannten Pilztyp passen. Insgesamt waren die Strukturen ineinander verflochten und bildeten ein dichtes, stark vernetztes Geflecht.

Bemerkenswert ist: Einiges erinnert zwar an Pilzanatomie – aber nicht genug für eine eindeutige Zuordnung. Gerade der dritte Röhrentyp mit seinen annularen Verdickungen ist aus keiner bekannten Pilzgruppe beschrieben, was sofort neue Zweifel auslöste.

Seltsame Markflecken ohne Entsprechung

Um die Markflecken genauer zu verstehen, setzten die Forschenden konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie und 3D-Bildgebung ein.

In diesen Bereichen fanden sich alle drei Röhrentypen – und zusätzlich noch feinere Strukturen, teils nur 1 Mikrometer im Durchmesser. Die Verzweigungsmuster wirkten komplex und zeigten nicht die klare Ordnung, wie man sie aus heutigen Pilzsystemen kennt.

Bei modernen Pilzen folgt die Verzweigung üblicherweise einer Hierarchie: Generative Hyphen bilden andere Typen in einem nachvollziehbaren Muster. Bei P. taiti ließ sich dagegen weder eine Richtung noch eine Sequenz erkennen. Die Röhren verbanden sich in alle Richtungen und ergaben ein chaotisch anmutendes Netzwerk.

„Es gibt keine Strukturen, die den Markflecken bei heute lebenden Pilzen entsprechen“, hielten die Forschenden fest.

Zudem verwarfen sie die Idee, diese Flecken könnten Fruchtkörper von Schlauchpilzen (Ascomyceten) sein. Obwohl einige Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler darin einst Hinweise auf Sporenbildung sahen, existiert keine organische Verbindung zwischen den Markflecken und irgendwelchen vermeintlichen Fortpflanzungsstrukturen.

Prototaxites ohne Pilz- oder Pflanzenmerkmale

Als Nächstes untersuchte das Team die molekulare Zusammensetzung des Fossils mithilfe der FTIR-Spektroskopie.

Sie verglichen P. taiti mit Pilzen, Pflanzen, Tieren und Bakterien aus derselben Lagerstätte. Da alle Proben denselben Fossilisationsprozess durchlaufen hatten, war ein belastbarer Vergleich unter gleichen Bedingungen möglich.

Das Ergebnis fiel deutlich aus: Es fand sich keine Spur von Chitin oder Chitosan – beides zentrale Bestandteile von Pilzzellwänden.

Selbst Perylen, ein chemischer Marker für ascomycete Pilze, fehlte in P. taiti, obwohl es im umgebenden Substrat nachweisbar war.

Stattdessen enthielten die Zellen von P. taiti aromatische und phenolische Verbindungen, die an fossiles Lignin erinnern. Lignin ist zwar typisch für Landpflanzen, doch diese Variante wich chemisch davon ab. Es war etwas Eigenständiges: ligninähnlich, aber nicht pflanzenartig.

Maschinelles Lernen bestätigt die Sonderstellung

Um die molekularen Daten zusätzlich abzusichern, setzte das Team Modelle des maschinellen Lernens ein. Diese wurden darauf trainiert, Organismen anhand ihrer molekularen Fingerabdrücke zu unterscheiden.

Das Bild war eindeutig: Mit über 90 % Genauigkeit stuften die Modelle P. taiti als etwas ein, das weder zu Pilzen noch zu Tieren, Bakterien oder Pflanzen passt.

„Wir kommen zu dem Schluss, dass die Morphologie und der molekulare Fingerabdruck von P. taiti klar von denen der Pilze und anderer Organismen zu unterscheiden ist, die neben ihm in der [devonischen Lagerstätte] erhalten sind, und wir schlagen vor, dass er am besten als Mitglied einer zuvor unbeschriebenen, vollständig ausgestorbenen Gruppe von Eukaryoten betrachtet wird“, schreiben die Autoren.

Da keine bekannte taxonomische Gruppe diese Kombination aus Anatomie, Chemie und Lebensweise teilt, nimmt Prototaxites eine Sonderrolle ein. Es war ein Eukaryot – also ein Organismus mit komplexen Zellen und Zellkernen –, doch damit enden die Gemeinsamkeiten weitgehend.

Keine Pflanze, kein Pilz, kein Tier

Die Forschenden prüften systematisch jede denkbare Verwandtschaft. Alge? Nein – P. taiti zeigte weder die erforderlichen photosynthetischen Strukturen noch passte die Chemie.

Frühe Landpflanze? Ebenfalls ausgeschlossen, weil Gefäßgewebe und weitere Pflanzenmerkmale fehlen.

Flechte? Ohne Photobionten nicht möglich. Eipilze (Oomyceten)? Die molekulare Zusammensetzung stimmte nicht überein.

Selbst Tiere wurden ausgeschlossen: Metazoen besitzen keine röhrenartigen Strukturen mit Zellwänden – bei P. taiti sind solche Zellwände jedoch klar vorhanden.

Am Ende zeigte die Klassifikationstabelle des Teams bei allen Gruppen dasselbe Resultat: verworfen.

Prototaxites: Ein verlorenes Experiment der Evolution

Möglicherweise war Prototaxites der letzte bekannte Vertreter seiner Linie. Offenbar bildete er gewaltige, vertikale Strukturen, die von unterirdischen Netzwerken ausgingen.

Wahrscheinlich nahm er Nährstoffe aus zerfallender organischer Substanz auf – ähnlich wie heutige Saprotrophe. Und doch war er weder Pilz noch Pflanze noch Tier.

„Auf Grundlage dieser Untersuchung können wir Prototaxites keiner heute existierenden Abstammungslinie zuordnen, was seine Einzigartigkeit unterstreicht“, schlossen die Autoren.

Vielleicht bleibt es dabei. Ohne moderne Nachfahren und ohne lebende Verwandte existiert Prototaxites nur als Fossil – als Überrest eines längst verschwundenen Seitenasts des Lebens.

Die Urwelt war voller Organismen, die sich von allem unterscheiden, was wir heute kennen. Prototaxites gehörte zu ihren kühnsten Versuchen – und womöglich zu ihren faszinierendsten Fehlschlägen.