Was für ein Insekt war der Yunnanwurm vor 518 Millionen Jahren? Die zehn wichtigsten Fortschritte der chinesischen Paläontologie im Jahr 2022 wurden veröffentlicht

Wann, wo und wie kam es zu der entscheidenden evolutionären Verbindung vom Fisch zum Menschen? Warum haben Giraffen so lange Hälse? Wie sahen Urtiger vor 43.500 Jahren aus? Am 17. März veröffentlichte die Chinesische Gesellschaft für Paläontologie in Nanjing, Jiangsu, die Ergebnisse der „Top Ten Fortschritte in der chinesischen Paläontologie im Jahr 2022“, und die oben genannten Rätsel wurden nacheinander gelöst.

Die ausgewählten Ergebnisse wurden von Forschungsinstituten und Universitäten wie dem Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, dem Nanjing-Institut für Geologie und Paläontologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der China University of Geosciences (Wuhan), der Peking-Universität, der Universität Nanjing und der Chang'an-Universität erstellt. Die „Top Ten Advances“ wurden aus 31 nominierten Errungenschaften ausgewählt, die mehrere geologische Perioden vom Kambrium bis zum Quartär abdecken.

„Seit der ersten Veröffentlichung der ‚Top Ten Advances‘ im Jahr 2017 sind die Top Ten Advances in der chinesischen Paläontologie zu einer Wetterfahne für die Paläontologie weltweit geworden.“ Zhang Yuandong, Generalsekretär der Chinesischen Gesellschaft für Paläontologie, erklärte Reportern, dass die „Top Ten Fortschritte“ neben der Paläontologie auch eine große Zahl verwandter Disziplinen umfassten, wie etwa Stratigraphie, Paläoökologie, Paläoanthropologie, Geochemie und Geotektonik. Dabei handele es sich um Forschungsfortschritte, die mehr als ein Dutzend Disziplinen integriert und übergreift.

Karte zur ökologischen Wiederherstellung der Insekten in Yunnan, bereitgestellt vom Nanjing Institute of Geology and Paleontology, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Das primitivste Wirbeltier bis heute ist der Yunnan-Wurm vor 518 Millionen Jahren

Woher stammen die modernen Wirbeltiere? Welches ist das älteste Wirbeltier? Im Laufe der Evolution des Lebens auf der Erde war die Frage nach dem Ursprung der Wirbeltiere schon immer der faszinierendste Brennpunkt der Wissenschaft.

Evolutionsbiologen gehen üblicherweise davon aus, dass der Vorfahr der Wirbeltiere ein Deuterostomiertyp mit Chorda dorsalis, dorsalem Neuralrohr und Kiemenspalten war, basierend auf den Merkmalen des heute noch lebenden Cephalochordaten Amphioxus. Allerdings wurde diese hypothetische Annahme eines Wirbeltiervorfahrens nie durch fossile Beweise gestützt.

Die Antworten auf diese wichtigen paläontologischen Fragen liegen in der Chengjiang-Fauna in Yunnan, meinem Land. Am 8. Juli 2022 wurde in der Fachzeitschrift Science ein Forschungsergebnis veröffentlicht, das in enger Zusammenarbeit des Forschungsteams „Early Evolution of the Earth-Life System“ unter der Leitung von Zhu Maoyan, einem Forscher am Nanjing Institute of Geology and Paleontology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, und der Forschungsgruppe von Jiang Baoyu, Professor an der School of Earth Sciences and Engineering der Universität Nanjing, erzielt wurde. Die Studie ergab, dass der Yunnanwurm, der von der Chengjiang-Fauna im Kambrium vor 518 Millionen Jahren geschaffen wurde, einen Schlundbogen mit einer zellulären Knorpelstruktur besaß, die nur bei Wirbeltieren vorkommt. Dies bestätigt, dass der Yunnanwurm die primitivste Gruppe der Wirbeltiere ist.

Das Forschungsteam verwendete eine Vielzahl moderner experimenteller Techniken, darunter dreidimensionale Röntgentomographie, Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie, Raman-Spektroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie, um ein Tier, dessen Klassifizierung zuvor fraglich war, aus der Perspektive seiner mikroskopischen anatomischen Struktur erneut zu untersuchen: den Yunnan-Wurm.

Durch eine erneute Analyse der Kiemenbogenstrukturen von 127 Exemplaren des Yunnanwurms entdeckte das Forschungsteam zum ersten Mal die dreidimensional erhaltene scheibenartige Zellstruktur und Protein-Mikrofibrillenstruktur auf dem Schlundbogen des Yunnanwurms. Dies beweist, dass der Yunnanwurm Schlundbögen besitzt, die einzigartig für Wirbeltiere sind und aus Zellknorpel bestehen, was wiederum darauf hindeutet, dass der Yunnanwurm ein primitives Wirbeltier ist.

„Die Forschungsergebnisse untermauern die Annahme, dass Yunnanzoa ein Stammwirbeltier ist. Sie liefern wichtige Beweise für den Ursprung und die frühe Evolution der Wirbeltiere und werden weitreichende Auswirkungen auf die Erforschung der Evolution wichtiger Merkmale des Rachenschädels von Wirbeltieren haben.“ Zhao Fangchen, ein Forscher am Nanjing-Institut für Geologie und Paläontologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, sagte, aus einer anderen Perspektive habe die Studie erneut gezeigt, dass die Faunafossilien von Chengjiang das Potenzial hätten, feine biologische Strukturen im Mikro- und Nanomaßstab zu konservieren.

535 Millionen Jahre alte Fossilien legen nahe, dass es sich bei den faltigen Zysten eher um Ecdysozoen handelte

▲Der Titelartikel von Nature aus dem Jahr 2017 schlug vor, dass die runzeligen Zysten die primitivsten Deuterostomier seien (Bildquelle: Jian Han/Dinghua Yan)

Vor fünf Jahren tauchte ein nur einen Millimeter großes Tier mit einem großen Maul auf dem Cover des Magazins „Natur“ auf und löste damit hitzige Diskussionen aus. Einer damaligen Studie zufolge handelte es sich bei diesem Mikroorganismus namens „Faltenzystenwurm“ um den primitivsten Deuterostomier und er galt als enger Verwandter der menschlichen Vorfahren.

▲Dreidimensionale künstlerische Restaurierung des runzeligen Zystenwurms nach neuesten Forschungsergebnissen (Fotoquelle: Nanjing Institute of Geology and Paleontology, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Im August 2022 bestätigte jedoch ein Forschungsteam aus in- und ausländischen Forschern der Chang'an-Universität, des Nanjing-Instituts für Geologie und Paläontologie, der Chinesischen Akademie der Wissenschaften usw. durch eingehende Forschungen an mikrofossilen Faltenzystenwürmern aus dem südlichen Shaanxi vor etwa 535 Millionen Jahren, dass es sich bei den Faltenzystenwürmern mit sackförmiger Körperstruktur (vor etwa 535 Millionen Jahren) um Ecdysonien handelte. Dies enthüllte, dass die sackförmige Körperstruktur beim Vorfahrentyp der Ecdysonien auftrat, was weitere Möglichkeiten für die Erforschung des Ursprungs der Körperstruktur von Ecdysonien bietet. gleichzeitig wurde bestätigt, dass es sich bei den Faltenzystenwürmern nicht um die frühesten Deuterostomier handelte und dass die Fossilien des Unterreichs der Deuterostomier vor etwa 518 Millionen Jahren erstmals aufgetaucht sein dürften (Chengjiang-Fauna). Die entsprechenden Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

▲Analyse der anatomischen Struktur der versteinerten Zyste (Bildquelle: Referenz [1])

Das Hauptmerkmal der runzeligen Zysten, die einst als die frühesten Deuterostomier interpretiert wurden, war, dass frühere Studien davon ausgingen, dass die runzeligen Zysten „Kiemenlöcher“ hatten. „Der faltenförmige Zystenwurm besitzt keine Kiemenöffnungen. Bei der Struktur, die einst als Kiemenöffnung interpretiert wurde, handelt es sich höchstwahrscheinlich um eine lochartige Struktur, die durch die Abnutzung geschlossener stacheliger Knochenplatten während des Fossilisationsprozesses entstanden ist.“ Zhang Huaqiao, ein Forscher am Nanjing-Institut für Geologie und Paläontologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, sagte Reportern. Gleichzeitig weisen die entwickelte Epidermis und das Epithel des runzelförmigen Zystenwurms keine Zilien auf, und die radialsymmetrische Anordnung des End- und Ringmauls weist darauf hin, dass er näher mit häutenden Tieren verwandt ist. Daher geht das Forschungsteam davon aus, dass es sich bei dem Runzelzystenwurm eher um ein Häutungstier als um einen Deuterostomier handelt.

Ecdysozoa sind ein Zweig der Protostomier, zu denen auch die Cyclostomier (Kieferwürmer, Spulwürmer usw.) und die Panarthropoden (Trilobiten, Spinnen, Garnelen usw.) gehören. Die ersten bekannten häutenden Tiere traten in der „Glückszeit“ des Kambriums auf, es handelte sich dabei jedoch ausschließlich um Ringelwürmer. Die runzeligen Zysten fügten den frühesten bekannten häutenden Tieren einen neuen Typ hinzu. Gleichzeitig unterscheidet sich die „zystenförmige“ Körperstruktur des Runzelzystenwurms deutlich von der „wurmförmigen“ Körperstruktur anderer Ecdysozoen, was darauf hindeutet, dass „wurmförmig“ nicht der einzige Körperstrukturtyp von Ecdysozoen ist und der letzte gemeinsame Vorfahr der Ecdysozoen möglicherweise keine wurmförmige Körperstruktur aufweist.

Die 10 wichtigsten Fortschritte der chinesischen Paläontologie im Jahr 2022

1. Silurische Fossilienablagerungen belegen die Entstehung und Vielfalt früher Kieferwirbeltiere

2. Alte Genome enthüllen die Geschichte der menschlichen Bevölkerungsbildung in Xinjiang in den letzten 5.000 Jahren

3. Die Ultrastruktur zeigt, dass Yunnanzoon ein primitives Wirbeltier-Rachenskelett besitzt

4. Pleurocystis ist ein frühhäutendes Tier, nicht das früheste Deuterostom

5. Sexuelle Selektion fördert die Entwicklung einer giraffenähnlichen Kopf- und Halsspezialisierung

6. Pigmentverarbeitung und innovativer Einsatz von Verbundwerkzeugen durch moderne Menschen in Ostasien vor 40.000 Jahren

7. Evolution wichtiger ökologischer Verhaltensweisen mesozoischer Insekten

8. Das weltweit erste Genom eines alten Tigers

9. Veränderungen des atmosphärischen Kohlendioxidgehalts enthüllen den Mechanismus des Massenaussterbens am Ende des Perm

10. Globale Erwärmung und Ozeanhypoxie unter dem Eishausklima des späten Paläozoikums (gebundener Fortschritt 10)

10. Trias-Jura-Vulkanismus und die Auswirkungen von Schwankungen terrestrischer Ökosysteme (gebundener Fortschritt 10)

Quellen:

[1] Liu, Y., Carlisle, E., Zhang, H. et al. Saccorhytus ist ein früher Ecdysozoan und nicht der früheste Deuterostomier. Natur (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05107-z

[2] Neue Erkenntnisse belegen, dass Saccorhytus ein Ecdysozoan ist. Abgerufen am 17. August 2022 von https://www.eurekalert.org/news-releases/961928

[3] Fortschritte bei der Erforschung des Ursprungs der Körperstruktur von Ecdysozoa. Abgerufen am 18. August 2022 von https://www.cas.cn/syky/202208/t20220818_4844871.shtml