Wie schwimmt „Fleisch und Knochen aus Wasser“?

Autor: Li Chenyang

Menschen hinterlassen Spuren, Wildgänse hinterlassen Spuren, aber Quallen sind traurige kleine Tiere – in den Schichten hinterlassen sie normalerweise nichts.

„Die meisten Quallen bestehen zu 97 Prozent aus Wasser, was ihre Fossilienbildung erschwert. Daher ist die Frage nach dem Ursprung und der Evolution des Quallenverhaltens für die Wissenschaft seit langem ein schwieriges Thema“, sagte Han Jian, Forscher an der Northwest University, gegenüber China Science Daily.

Doch durch Zufall fand Han Jian den Schlüssel zur Lösung dieses Problems. Die wissenschaftliche Entdeckung von ihm und seinem Team lässt darauf schließen, dass das Schwimmverhalten der Quallen ein „Nebenprodukt“ sein könnte. Der zugehörige Artikel wurde kürzlich in der Zeitschrift eLife veröffentlicht.

Seltenes Quallenfossil entdeckt

Im Jahr 2016 entdeckten Han Jian und andere zufällig einen Abdruck, der der Öffnung einer Schüssel ähnelte, in den veröffentlichten Fossilien der Chengjiang-Biota. Unterhalb der Öffnung der Schale befanden sich radiale Linien und die Form war der heutiger Quallen sehr ähnlich.

Durch sorgfältige Identifizierung bestätigten sie, dass es sich um die älteste bisher bekannte Schwimmqualle handelt.

Die Chengjiang-Biota in Yunnan dokumentiert die ökologische Landschaft des Kambriums vor etwa 518 Millionen Jahren. Hier sind die Vorfahren der meisten modernen Tierstämme zu finden.

Doch vor dieser Entdeckung hatte man hier noch nie eine Spur von Quallen gefunden.

„Knappheit macht Dinge wertvoll. Dies ist ein sehr seltenes Forschungsmaterial“, sagte Han Jian.

Warum diese Qualle in einem Fossil erhalten geblieben ist, lässt sich nicht leicht beantworten. Wissenschaftler vermuten, dass die Fauna von Chengjiang eine Phase des schnellen Begrabens durchlief und viele Organismen vor und nach ihrem Tod heftigen Schlammablagerungen ausgesetzt waren. Unter der kombinierten Einwirkung physikochemischen Bedingungen und anaerober Mikroorganismen hatten die Weichteile keine Zeit, vollständig abgebaut zu werden und wurden in verschiedene Mineralien wie anorganischen Kohlenstoff, Pyrit, Alumosilikat, Calciumphosphat usw. umgewandelt.

Diese Fossilien weisen jedoch einen großen Fehler auf.

„Moderne Quallen bewegen sich beim Schwimmen vorwärts, indem sie die Kronenmuskeln am Rand des Schirms zusammenziehen und verschieben, wodurch eine Reaktionskraft erzeugt wird. Doch die Quallenfossilien der Chengjiang-Biota hinterlassen keinerlei Spuren dieser Muskeln“, sagte Han Jian.

Der Vorfahr der Quallen, der nicht schwimmen kann, wurde entdeckt

Das Licht des Glücks ist erneut über den Süden von Shaanxi hereingebrochen.

Forscher haben Quallenfossilien entdeckt, die verschiedene Weichteilstrukturen in der kambrischen Kuanchuanpu-Formation (vor etwa 535 Millionen Jahren) bewahren, die älter ist als die Chengjiang-Biota. Ähnlich wie bei modernen Quallen sind am Rand des inneren Schirms einzelne Muskelbündel mit einem Durchmesser von 1 bis 4 Mikrometern verteilt.

Doch diese Quallen wiesen auch eine Besonderheit auf, die sich von den heutigen Quallen unterschied: Sie waren sowohl vor als auch lange Zeit nach dem Schlüpfen in eine Hülle aus ihrem eigenen Sekret gehüllt.

Diese Struktur kommt Wissenschaftlern sehr bekannt vor.

Dr. Song Xikun, der an der Studie teilnahm und am State Key Laboratory of Coastal Marine Environmental Sciences der Xiamen-Universität forscht, sagte: „Chitinscheiden und Kalziumskelette kommen in den Polypen lebender Nesseltiere häufig vor. Wir fanden solche Schutzstrukturen auch in den fortgeschrittenen Polypenfossilien, die im späten Kambrium gefunden wurden.“

„Bei diesen Quallen mit Hüllen aus dem frühen Kambrium handelt es sich höchstwahrscheinlich um eine spezialisierte Polypenstruktur“, sagte Song Xikun. „Sie dürften benthisch gewesen sein und nicht frei schwimmen können.“

Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen von Fossilien aus der frühkambrischen Kuanchuanpu-Formation im südlichen Shaanxi, die ringförmige Muskeln (AD) und eine systematische Fossilienrekonstruktion (E) zeigen.

Welche Beziehung besteht also zwischen „Qualle“ und „Hydra“? Man kann sagen: „Ich bin in dir und du bist in mir“, was sehr interessant ist.

Gemäß der modernen Klassifizierung biologischer Systeme umfasst der Stamm der Nesseltiere (Cnidaria) die Überklasse der Korallen und die Überklasse der Quallen, wobei die Überklasse der Quallen die Klassen der Kreuztiere (Cruciozoa), der Würfeltiere (Cubozoa), der Schirmtiere (Scyphozoa) und der Wassertiere (Hydromedusa) umfasst.

Die Form dieser Tiere ist unterschiedlich, manche ähneln Ästen und Ranken, manche durchsichtigen Aquarien, doch eigentlich kann man sie grob in zwei Formen unterteilen: den Polypen im festen Stadium und die Qualle im schwimmenden Stadium.

Am Beispiel der Scyphozoa kann der Lebensverlauf grob in folgende Gruppen unterteilt werden: befruchtete Eier, schwimmende Larven, festsitzende Polypen, scheibenförmige Larven mit Schwimmfähigkeit und Quallenkörper, die schwimmen und jagen können.

Bei genauerem Hinsehen kann man den Polypen grob als umgestülpte Qualle erkennen, auch wenn seine innere Morphologie und Struktur unterschiedlich sein können.

Wie schwimmen Quallen?

Uralte Fossilien sind wie Puzzleteile, die das Rätsel um die Schwimmweise von Quallen nach und nach lösen.

Die meisten fossilen Tiere mit kleinen Schalen lebten im ersten Kambrium am Meeresboden oder an der Oberfläche, und die frühen Quallen bildeten da keine Ausnahme.

Im späten Polypenstadium der Embryonalentwicklung besitzen sie eine kegel- oder turmförmige Hülle und leben auf dem Sediment am Gewässergrund.

Die in der Hülle verborgene Ringmuskulatur kann durch Zusammendrücken und Kontrahieren der Quallenglocke zum Essen und Atmen genutzt werden.

Im dritten Abschnitt des Kambriums konnten Quallen bereits schwimmen.

Dadurch wird der Zeitraum, in dem das Schwimmverhalten von Quallen wahrscheinlich ist, grob eingegrenzt.

„Quallen, die sich aus ihren Hüllen befreiten und frei schwimmen konnten, tauchten wahrscheinlich in der zweiten Periode des Kambriums auf, aber es gibt bisher keine fossilen Beweise dafür“, sagte Dr. Wang Xing vom Qingdao Institute of Marine Geology, der Erstautor des Artikels.

„Gemäß Darwins Evolutionstheorie ist jedes komplexe Lebensphänomen das Ergebnis einer langfristigen Evolution. Wir vermuten, dass das Schwimmverhalten von Quallen lediglich ein Nebenprodukt der Nahrungsaufnahme und Atmung benthischer Quallen ist.“

Han Jian sagte: „Im Laufe ihrer langen Evolution haben benthische Hydroidquallen allmählich innere Voraussetzungen entwickelt, wie rhythmische Nervenimpulse, Gleichgewichtssteine, die die Schwerkraft spüren, stark elastische Kronenmuskeln, eine dickere Mesoglea und einen tieferen Hypopygienraum, und wurden wiedergeboren. Gleichzeitig halfen ihnen geeignete äußere Bedingungen, wie ein erhöhter Sauerstoffgehalt im Meerwasser und andere Beute im Wasser, die Zwänge ihrer Hülle zu überwinden und sich zu Schwimmquallen zu entwickeln, die begannen, frei im Meer zu schwimmen.“

Zugehörige Papierinformationen:

https://elifesciences.org/articles/74716

Herausgeber | Zhao Lu

Schriftsatz | Guo Gang

Quelle: China Science Daily