Woher kommen die Menschen? Dieser „Lande-Pionierfisch“ liefert eine wissenschaftliche Antwort auf das Problem

"Woher kommen die Menschen?" Diese philosophische Frage hat viele Menschen verwirrt, doch nun gibt es möglicherweise eine wissenschaftliche Antwort darauf.

Vor zwei Jahren veröffentlichte ein Team unter der Leitung von Akademiker Zhu Min vom Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften eine Arbeit, in der es bestätigte, dass der Mensch aus Fischen hervorgegangen ist.

Welcher „Fisch“ landete also als erster an Land? Heute sprechen wir über die Evolution und den Landeprozess dieses Landepioniers – Ichthyostega .

Artname: Ichthyostega

Klassifizierung: Ichthyostega, Ichthyostega, Ichthyostega

Fossiles Verbreitungsgebiet: Grönland

Ausstellungsbereich „Der Weg der Evolution“ des Shanghai Natural History Museum – Life Landing Exponate

Um ein solch weltbewegendes Ereignis zu erreichen, verbrachte Ichthyostega vom Auftauchen der Kieferlosen Fische über das Kambrium bis zum Devon fast 100 Millionen Jahre damit, seine Körperstruktur zu verbessern, nur um einen großen Schritt in Richtung der Landung der Wirbeltiere zu machen.

Atemberaubend

Fische, die ältesten Wirbeltiere, erschienen im frühen Kambrium vor 530 Millionen Jahren. Ob Sie es glauben oder nicht, sie hatten kein Kinn ! Der Mund sieht also wie eine Scheibe aus und er gehört zur Klasse der Kieferlosen . Es kann Mikroorganismen im Schlamm und Sediment des Meerwassers nur passiv einatmen oder als Nahrung filtern.

Das heute noch vorkommende Neunauge (Petromyzontiformes) ist ein typisches kieferloses fischähnliches Wirbeltier .

Im Laufe der Evolution trennte sich der Nasenrachenbereich der Fische in Nasensack und Hypophyse und schuf so Platz für die Entwicklung des Kiefers.

Quelle: Referenzen

In Chongqings spezieller Fossilienlagerstätte entdeckten Zhu Youan und andere den Wunderfisch Xiushan (Xiushanosteus mirabilis), der im frühen Silur vor 436 Millionen Jahren lebte. Es handelt sich um den frühesten bekannten Kieferfisch , was beweist, dass sich eine durch Panzerfische repräsentierte Fischgruppe dadurch entwickelte, dass sie ihre Kiemenbögen, die ursprünglich zum Atmen dienten, nach vorne bewegte und so Ober- und Unterkiefer bildete, was es ihnen ermöglichte, Beute aktiv anzugreifen und das Beißen und Kauen der Beute zu erleichtern.

Quelle: „Die Entstehung des Kiefers“ (Shanghai Natural History Museum Darwin Center – Video zum Bereich Evolutionary Leap)

Wundersame Fischwiederherstellung in Xiushan | Quelle: Referenzen

Wundersame Fischfossilien und Analyse von Xiushan | Quelle: Referenzen

Seitdem haben sich Fische rasant entwickelt und ihre Größe hat innerhalb von 10 Millionen Jahren von einigen zehn Zentimetern auf mehrere Meter zugenommen. Unter ihnen erreichte die Körperlänge des Dunkleosteus 11 Meter und die Beißkraft seiner Kiefer übertraf die des Tyrannosaurus Rex bei weitem!

Mit dieser „fortgeschrittenen“ Ausrüstung haben die Fische die wirbellosen Tiere vom Thron verdrängt und sind zu den neuen Herrschern der Ozeane geworden.

Aufstieg des Knochens

Nachdem die Fische die Ozeane dominiert hatten, begann sofort ein intensiverer interner Wettbewerb. Placodermi entwickelten sich allmählich in zwei Hauptgruppen: Knorpelfische und Knochenfische .

Quelle: Referenzen

Knorpelfische haben einen geringen Kalziumgehalt in ihren Knochen und sind die Vorfahren moderner Wassertiere wie Haie und Rochen.

Plastiniertes Präparat des Stachelrochens | Foto von Cherry

Die Gräten von Knochenfischen haben einen hohen Kalziumgehalt , der die Knochen im gesamten Körper hart macht. Wenn Sie sie essen, bleibt Ihnen etwas im Hals stecken und Sie müssen ins Krankenhaus. Daher kann die Skelettstruktur von Knochenfischen ihr Gewicht besser tragen und bietet so eine wichtige Grundlage für die spätere Anlandung.

Karpfenskelett-Exemplar | Foto von Cherry

Auf alle Viere kommen

Das zweite Massenaussterben ereignete sich im späten Devon vor etwa 365 Millionen Jahren und führte zu einer Abkühlung des Erdklimas, zum Rückzug der Ozeane, zur Ausdehnung des Landes und zum Tod der meisten Fische aufgrund von Wassermangel. Daher ist die Landung für die Fische die einzige Überlebenschance.

Im Wasser gibt es Auftrieb, an Land wird er jedoch durch die Schwerkraft beeinflusst. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, müssen sich Fische an Umweltveränderungen anpassen und ihre Paddelflossen zu Gliedmaßen entwickeln, die ihren Körper stützen.

Die „oberste Klasse“ der modernen Knochenfische sind die Strahlenflosser, deren Flossen aus Membranen bestehen, die von Flossenstrahlen gestützt werden, die wie die Speichen eines Fahrradrads direkt mit den Knochen des Schultergürtels verbunden sind.

Vergleich der Skelettstruktur zwischen Quastenflossern und Strahlenflossern | Quelle: Referenzen

Diejenigen, denen es wirklich gelang, das Land zu erobern, waren die Quastenflosser . Bei dem Exemplar der Latimeria chalumnae in der Sammlung unseres Museums handelt es sich um einen existierenden Quastenflosser. Seine Flossen haben gut entwickelte Muskelstiele und werden im Inneren durch Knochenstrukturen gestützt. Auf diese Weise entwickelten sich die Gliedmaßen von Ichthyostega.

Latimeria chalumnae | Quelle: Fingertip Museum

Die Entwicklung von Fischflossen zu Zehen | Foto von Cherry

Vom Aussehen her ähnelt der Ichthyostega stark dem Chinesischen Riesensalamander (Andrias davidianus). Es ist etwa 1 Meter lang und hat starke Schultergürtel- und Taillengürtelknochen. Seine Gliedmaßen können seinen Körper stützen und langsam über den Boden kriechen. Es hat an seinen Vorder- und Hinterfüßen etwa 6 bis 8 Zehen , was einen deutlichen Unterschied zu den üblichen fünf Fingern (Zehen) der meisten Tiere darstellt.

Perspektivische Ansicht des Vorder- und Hintergliedmaßenskeletts von Ichthyostega | Foto von Cherry

Obwohl er den Rumpf, die Beine und die Zehen eines Landtiers hat, sieht sein Kopf immer noch wie der eines Fisches aus. Seine Haut ist mit kleinen Schuppen bedeckt, um Körperflüssigkeiten zu speichern und Dehydrierung zu verhindern. Auch sein Schwanz ähnelt der Schwanzflosse eines Fisches. Es besitzt sowohl die Eigenschaften eines Fisches als auch eines Amphibiums und ist das älteste dem Menschen bekannte Amphibium .

Ichthyostega-Restaurierungsbild | Quelle: Cherry

Schwimmblase und Lunge sind homolog

Die Landung stellt noch eine weitere Herausforderung dar: Wie kann Sauerstoff aus der Luft aufgenommen werden?

Frühe Fische nutzten neben den Kiemen auch Gewebe wie Haut, Rachen und Darmschleimhaut zur Atmung.

Frösche nutzen ihre Haut zum Atmen | Foto von Cherry

Später erweiterten einige Fische einen Teil ihres Verdauungstrakts, um Luft zu speichern; daraus entwickelten sich die primitiven Lungen . Im Laufe der Evolution behielten Strahlenflosser einige Merkmale der ursprünglichen Lunge bei und entwickelten eine Schwimmblase; Während Quastenflosser diese Atmungsfähigkeit vollständig behielten und kontinuierlich verbesserten, bis sich schließlich Lungen bildeten.

Quelle: Referenzen

Um Luft in die Lunge zu befördern, müssen entsprechende Kanäle gebildet werden. Das ist genau so, wie wenn wir im Wasser schwimmen und durch den Mund atmen müssen, aber wenn wir ans Ufer kommen, müssen wir durch die Nase atmen. Damit Fische landen können, müssen ihre Nasenlöcher und Lungen verbunden sein.

Ursprünglich besaßen die Urfische nur zwei äußere Nasenlöcher, die als Geruchsrezeptoren dienten. Im Laufe der Evolution bildeten einige Knochen im Maul der Quastenflosser einen Durchgang zwischen der Nasenhöhle und der Mundhöhle – die inneren Nasenlöcher .

Das Team der chinesischen Wissenschaftler Zhang Yiman und Zhu Min hat die ältesten inneren Nasenlöcher in einem 390 Millionen Jahre alten Fossil des Kennelfisches gefunden. Bei der Analyse eines 380 Millionen Jahre alten Fossils eines echten Palmflossenfisches entdeckten sie, dass dessen innere Nasenlöcher mit primitiven Lungen verbunden waren und so erfolgreich ein „terrestrisches Atmungssystem“ bildeten. Daher kann sich Ichthyostega vollständig von den Zwängen des Wassers lösen und an Land essen, schlafen und atmen.

Entwicklung des inneren Nasenlochs | Quelle: Referenzen

Das innere Nasenloch von Kennets Fisch | Foto von Cherry

Die inneren Nasenlöcher echter Palmflossenfische sind mit primitiven Lungen verbunden. Quelle: „Vom Wasser zum Land: Die Geschichte von Ichthyostega“ (Video des Themenbereichs „Life Landing“ des Shanghai Natural History Museum)

„Wir kommen aus dem Wasser.“ Nur wenn wir in die ferne Vergangenheit zurückblicken, können wir besser verstehen, wer wir sind, unsere Zukunft genauer vorhersagen und wissen, wohin wir gehen.

Verweise

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[5]https://mp.weixin.qq.com/s/MB9wM67THal8LJFc4sXf_g

Planung und Produktion

Quelle: Shanghai Natural History Museum (ID: snhm01)

Autor: Song Ying (Cherry) Shanghai Natural History Museum Ausstellungs- und Bildungszentrum

Herausgeber: Zhong Yanping

Korrekturgelesen von Xu Lailinlin

Das Titelbild und die Bilder in diesem Artikel stammen aus der Copyright-Bibliothek

Nachdruck kann zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen