Zwei jurassische „Mäuse“ können die Struktur der Säugetierevolution neu schreiben

Forscher vom Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und anderen Institutionen haben durch die Untersuchung zweier 168 bis 164 Millionen Jahre alter Fossilienexemplare, die in Daohugou, Ningcheng, Innere Mongolei ausgegraben wurden, eine neue Gattung und Art des Shu-Tiers – Zhous Proximacodon – etabliert. Gleichzeitig untersuchten sie auch die Evolution der Zähne bei Säugetieren, schlugen neue Ansichten über die Entstehung der Kloakentiere (Vertreter moderner Tiere wie das Schnabeltier) vor und schrieben die Struktur der frühen Evolution des Lebensstammbaums der Säugetiere neu. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden am 3. April online in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Ökologische Rekonstruktion von Pericytonus zhoui und Dianacerodon yangi

Bildquelle: Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Wie entwickelten sich Zähne und Ohren bei frühen Säugetieren?

Während immer mehr alte Fossilien ausgegraben werden, haben Paläontologen herausgefunden, dass die ersten Säugetiere bereits in der Jurazeit vor 200 Millionen Jahren auftauchten. In der mittleren und späten Trias begannen sich die Reptilien in Richtung Säugetiere zu entwickeln. Im Verlauf dieses Evolutionsprozesses kam es zu zwei wichtigen morphologischen und funktionellen Veränderungen: Zum einen veränderte sich das Gebiss von einfach zu komplex, um die Nahrungsaufnahme zu verbessern, und zum anderen veränderte sich das Unterkiefer-Schädelgelenk zu einer Kombination von Gehörknöchelchen im Mittelohr, um die Hörleistung zu verbessern.

Zahnmerkmale sind Schlüsselelemente bei der Identifizierung der Homologie von Säugetieren, also der „Verwandtenerkennung“ bei Säugetieren.

Im Jahr 1982 arbeiteten Zhou Mingzhen, ein Mitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, und Thomas Ritchie, ein leitender Forscher am Museum Victoria of Australia, zusammen, um über ein Unterkieferexemplar mit Backenzähnen aus der Jurazeit in Zigong, Sichuan, zu berichten und das Tier Dong Shu zu benennen.

Das Shu-Tier hat einen besonderen unteren Backenzahn, die Ferse befindet sich am vorderen Ende des dreieckigen Sitzes und nicht am hinteren Ende. Beim Beißvorgang beißt die obere Ursprungsspitze dieses speziellen Pseudokeilzahns in den unteren Fersensitz, wobei die oberen und unteren Zahnspitzen sowie Zahnstege sowohl Scher- als auch Extrusions- und Schleiffunktionen erfüllen. Für Säugetiere ist es eine einzigartige und effiziente Möglichkeit, Nahrung zu verarbeiten und zu verdauen.

In den letzten 20 Jahren herrschte die Meinung vor, dass Shushou, eine Gruppe mit Pseudosphenodonten, am nächsten mit australischen Sphenodonten (einschließlich lebender Kloakentiere) verwandt sei. Einige Wissenschaftler sind jedoch anderer Meinung. Sie stellten fest, dass sich die Zähne der Shu-Tiere stark von denen der australischen Mosconsinoide unterscheiden und dass es unerklärliche Schwierigkeiten hinsichtlich Morphologie, Funktion und Evolution gibt.

Gleichzeitig gibt es in der wissenschaftlichen Gemeinschaft Kontroversen über die genetische Verwandtschaft zwischen dem Shu-Tier und dem Säulenzahntier (einem Säugetier aus der Jurazeit). Manche Leute glauben, dass die Zahnmerkmale der Pseudoferse des Shu-Tiers mit denen der Stylodonten übereinstimmen und das Shu-Tier daher als Stylodont klassifiziert wird. Es gibt auch die Ansicht, dass das Shu-Tier denselben dreieckigen Sitz wie das Mossegmentosa hat, während das Tier mit den säulenförmigen Zähnen keinen dreieckigen Sitz hat, sodass der falsche Fersensitz des Tiers mit den säulenförmigen Zähnen und der falsche Fersensitz des Shu-Tiers unabhängige Ursprünge haben.

Dieses Mal führten die Forscher mithilfe verschiedener hochpräziser CT-Scans mehrere Scans durch und bestätigten schließlich, dass es sich bei zwei in Daohugou, Ningcheng, Innere Mongolei ausgegrabenen Exemplaren aus dem Mitteljura um Shu-Tiere handelte, und schlugen eine neue Erklärung für das Konzept der Pseudo-Knirsch-Keilzähne vor.

Holotyp und Paratyp von Peristyleodon zhoui

Bildquelle: Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie, Chinesische Akademie der Wissenschaften

In der ersten Arbeit untersuchten die Forscher zwei Exemplare aus der Jurazeit (vor 168 bis 164 Millionen Jahren) in Daohugou in der Inneren Mongolei und etablierten eine neue Gattung und Art von Shu-Tier, „Zhous Proximacodon“, und schlugen eine neue Erklärung vor, die auf einer Reihe von Beweisen aus der Zahnforschung beruhte: Die pseudosphenoidalen Zähne des Shu-Tiers sind nicht mit den südlichen Keilbeinzähnen verwandt, sondern homolog zum Backenzahnmuster eines anderen ausgestorbenen Säugetiers. Die Studie wirft neues Licht auf die Entstehung der Kloakentiere und schreibt die Struktur der frühen Evolution im Stammbaum der Säugetiere neu.

In der zweiten Arbeit wurden die Mittelohren eines zweiten neu entdeckten, primitiveren Säugetiers, des Yang-Diannchiodon, und des oben erwähnten Zhou-Proximacodon aus der frühen Jurazeit (vor 201 bis 184 Millionen Jahren) in Lufeng, Yunnan, untersucht. Die Exemplare dieser beiden neuen Gattungen und Arten stellen die bislang vollständigste Unterkiefer-Mittelohrstruktur dar, die bei Säugetieren des Mesozoikums erhalten geblieben ist, und ergänzen die fehlenden evolutionären Belege vom Bimaxillargelenk bis zum Übergangsgelenk des Monomaxillargelenks des Mittelohrs.

Mao Fangyuan, Forscher am Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, sagte, dass die Forschung auf der Grundlage chinesischer Materialien eine vollständige Beweiskette für das globale Problem der Evolution des Mittelohrs bei Säugetieren liefere. Die Ergebnisse zur Evolution des Mittelohrs und der Zähne werden ein neues Kapitel in der Erforschung der frühen Säugetierevolution aufschlagen.

Umfassende Quellen: Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Science and Technology Daily, China News Network usw.