Gibt es im Wasser „Vierbeiner“? Seltsam aussehende Zhang-Einhorngarnele

Kürzlich veröffentlichte die internationale Fachzeitschrift „Contemporary Biology“ online einen Artikel eines Paläontologenteams aus meinem Land und dem Vereinigten Königreich, in dem das Aussehen der 520 Millionen Jahre alten Zhang-Einhorngarnele, insbesondere der Kopf, der aus sechs Teilen besteht, überarbeitet wurde. Dieses neue Verständnis belebte nicht nur die akademischen Debatten auf dem Gebiet der Paläontologie, sondern lieferte auch eine wissenschaftliche Grundlage für die Neubewertung der evolutionären Bedeutung dieses besonderen Tierfossils, der Zhang-Kylin-Garnele.

Zhangs Kirin-Garnele nach dem Modellieren. Bildquelle: Nachrichtenagentur Xinhua

Der Unterschied zwischen Vorder- und Rückseite ist offensichtlich: Der Kopf ist in sechs Teile unterteilt

Im Jahr 2020 entdeckten chinesische Wissenschaftler in der Chengjiang-Biota in Yunnan eine neue Art von Zhangs Kirin-Garnelen. Aufgrund seiner einzigartigen Morphologie hat er an der Vorderseite seines Kopfes fünf Augen, die denen des Opabinia-Seeskorpions ähneln. Seine Merkmale liegen zwischen denen echter Arthropoden und Anomalocaris und er wird als „vierbeiniges“ Tier bezeichnet. Es hat eine einzigartige und wichtige Bedeutung in der Evolution.

Diese neue Errungenschaft, die auf Technologien wie Mikro-CT, computergestützter 3D-Modellierung und virtueller Anatomie basiert, ermöglicht die anschauliche dreidimensionale Darstellung von Fossilien von vor über 500 Millionen Jahren und sorgt so für unerwartete Überraschungen bei der Untersuchung der Weichkörpermorphologie. Besonders auffällig war die Entdeckung der Augen auf dem Kopf. Ursprünglich dachte man, dass Zhangs Kirin-Garnele fünf Augen hätte, darunter ein Paar Vorderaugen und drei Hinteraugen. Neueste Untersuchungen haben jedoch ergeben, dass Zhangs Kirin-Garnele nur ein mittleres Auge und ein Paar Seitenaugen hat, also insgesamt drei Augen. Es stellt sich heraus, dass die als mittleres hinteres Auge identifizierte Struktur tatsächlich das „vordere Knochenstück“ ist.

Auch im Verständnis der Anhänge gibt es deutliche Unterschiede zu den vorherigen. Frühere Berichte fanden lediglich zwei Paare einfach verzweigter postoraler Anhänge, doch mittlerweile ist bekannt, dass sich die ersten vier Paare postoraler Anhänge alle am Kopf befinden und alle doppelt verzweigt sind.

Dank der nahezu vollständigen Erhaltung des fossilen Materials konnten die Forscher den Kopf der Einhorngarnele abbilden und sechs Teile identifizieren: Der vordere Teil trägt die Augen, der zweite Teil ein Paar großer Greifarme und die anderen vier Teile jeweils ein Paar gegliederter Gliedmaßen. Daher wurden die morphologischen und quantitativen Beschreibungen der Vorderanhänge, Rumpfsegmente, Schwanzanhänge und anderer Teile der Zhang-Kirin-Garnele verbessert und überarbeitet. Diese Reihe neuer Entdeckungen hat eine wichtige Grundlage für die Neubewertung der morphologischen Merkmale, strukturellen Funktionen, Beziehungen zu anderen Gruppen und Position in der phylogenetischen Evolution der Qilin-Garnelen gelegt.

Chimäre aus mehreren Tiermerkmalen ist der Schlüssel zur Evolution der Arthropoden

Zhangs Kirin-Garnele ist ein sehr seltsam aussehendes Fossil mit drei Augen auf der Vorderseite ihres Kopfes. Dies ist in der Chengjiang-Biota einzigartig und besonders. Die Benennung einer Art als Qilin hat eine besondere Bedeutung.

Fossil einer Kirin-Garnele. Quelle: People's Daily

Qilin ist in der alten chinesischen Mythologie ein Fabelwesen mit glückverheißenden Zeichen. Im Allgemeinen weist es die Merkmale eines Drachenkopfes, eines Elchkörpers, eines Ochsenschwanzes und von Wolfshufen in einem auf.

Dasselbe gilt für Zhangs Kirin-Garnelen. Es verfügt über ein Skelett oder eine Epidermis, die seine Körperoberfläche bedeckt, einen segmentierten Körper und mehrere Segmente, die zu einem harten Kopfpanzer verschmolzen sind, sowie segmentierte Beine, die sehr offensichtliche Merkmale echter Arthropoden sind.

Darüber hinaus weist er eine Morphologie auf, die zu den Vorfahren der Arthropoden gehört, und hat ähnliche Gliedmaßen wie der heutige Anomalocaris. Zhangs Kirin-Garnele ähnelt dem mythischen Kirin, auf dessen Körper unterschiedliche physische Merkmale zweier Tiere wachsen und die Merkmale von echten Arthropoden und Gliederfüßern in sich vereinen. Dies lässt darauf schließen, dass die evolutionäre Stellung der Einhorngarnele an der Wurzel der echten Arthropoden liegen könnte, zwischen der Anomalocaris und anderen echten Arthropoden.

Die Studie ergab, dass die Einhorngarnele tatsächlich über zwei Paar bislang unentdeckter Beine verfügt, was die bisherige Erklärung der Kopfstruktur der Gattung Einhorngarnele verbessert und korrigiert, die Bedeutung der Kopfentwicklung hervorhebt und zeigt, dass die sechsteilige Zusammensetzung des Kopfes der kambrischen Einhorngarnele den Kopfmerkmalen moderner Arthropoden entspricht, was darauf hindeutet, dass die Kopfstruktur moderner Arthropoden vom Vorfahren der Einhorngarnele mit sechs Segmenten vor 520 Millionen Jahren stammt.

Diese eigenartig aussehende Zhang-Einhorngarnele ist ein Schlüsselelement bei der Lösung des Rätsels um den Ursprung der Arthropoden. Es handelt sich um den Zwischenschlüssel zur Evolution der Arthropoden und wird zugleich als weiterer Beweis für Darwins Evolutionstheorie angesehen.

Technologie hilft: Neue Dynamik für die paläontologische Forschung

In den letzten Jahren hat die paläontologische Forschung rasante Fortschritte gemacht, was größtenteils auf den Einsatz moderner Spitzentechnologie zurückzuführen ist. Die neuen Fortschritte in dieser Forschung sind Technologien wie Mikro-CT, computergestützter 3D-Modellierung und virtueller Anatomie zu verdanken.

Wiederherstellungsdiagramm der Kirin-Garnele. Quelle: People's Daily

Mithilfe der Mikro-CT-Technologie kann bei der Untersuchung wertvoller Fossilien das mühsame, traditionelle Zerschneiden, bei dem die Fossilien zerstört werden, vermieden werden. Zudem ist ein Blick auf die innere Struktur der Fossilien möglich. Mithilfe der digitalen Technologie der computergestützten 3D-Modellierung ist eine dreidimensionale Rotation möglich, die das wahre Aussehen des 500 Millionen Jahre alten Fossils in alle Richtungen zeigt und so die sechs wahren Bestandteile des Kopfes der Einhorngarnele freilegt. Mithilfe der virtuellen Seziertechnologie werden die Morphologie und Anzahl der Vorderanhänge, Rumpfsegmente, Schwanzanhänge und anderer Teile der Einhorngarnele deutlich dargestellt und so die Grundlage für eine umfassende Beschreibung der Einhorngarnele gelegt.

Heutzutage werden in der paläontologischen Forschung zunehmend neue Technologien eingesetzt, die dieser alten Disziplin der Paläontologie neue Vitalität verleihen. Paläontologen befreien sich allmählich von dem Dilemma, aufgrund der Fossilienknappheit keine tiefergehenden Forschungen durchführen zu können. Mithilfe leistungsstarker neuer Technologien decken Wissenschaftler immer mehr Geheimnisse in der Geschichte des Lebens auf der Erde auf und liefern so immer umfassendere Erkenntnisse für das menschliche Verständnis der Evolution der Erde sowie der Entstehung und Evolution des Lebens.