Sind wir alle Echsenmenschen? Apropos Evolution vom „Krabbeln“ zum Säugetier: Säugetiere

Text/Yuyu

Wenn wir an das Mesozoikum denken, haben wir immer eine Szene voller florierender Reptilien vor Augen: Flugsaurier, die am Himmel fliegen, Dinosaurier, die auf dem Boden laufen, Ichthyosaurier, Plesiosaurier und Mosasaurier, die im Meer schwimmen, Krokodile, die in Flüssen und Seen lauern … Die schöne und weite Bühne der Erde ist voll mit den wichtigsten Vertretern der Reptilienfamilie und für uns Säugetiere scheint kein Platz zu sein.

Säugetiere unter der Dominanz der Dinosaurier

Zu unserer Überraschung waren die Säugetiere des Mesozoikums jedoch nicht eintönig, sondern vielfältiger, als wir es uns hätten vorstellen können. Um diese Vorgänger des Mesozoikums zu verstehen, müssen wir mit den Anfängen der Säugetiere beginnen – den Säugetieren.

Was sind Säugetiere? Wie der Name schon sagt, haben Säugetiere die Struktur von Säugetieren, sind aber noch keine echten Säugetiere. Als grundlegendste anatomische Struktur von Säugetieren gilt, dass der Unterkiefer nur aus einem Knochen besteht, dem Dentale, und dass der Unterkiefer über das Dentale-Squamosal-Gelenk mit dem Schädel verbunden ist. Der Unterkiefer von Reptilien besteht aus mehreren Knochen und ist durch einen Gelenkknochen – den quadratischen Knochen – mit dem Schädel verbunden. Sie können es ertasten und feststellen, dass unser Kieferknochen aus einem Stück besteht, während Reptilien mehrere Knochen im Kiefer haben und diese beim Schlucken nach links und rechts getrennt werden können (wie beispielsweise Schlangen).

Einige Taxonomen glauben, dass echte Säugetiere nur aus der „Kronengruppe“, dem jüngsten gemeinsamen Vorfahren aller lebenden Säugetiere, und allen Nachkommen dieses Vorfahren bestehen. Nach dieser Definition ist das Kloakentier (Schnabeltier) das primitivste Säugetier. Einige fossile Gruppen, die zwar nicht zur Kronengruppe der Säugetiere gehören, verfügen bereits über einen einzelnen Unterkiefer und werden daher als Säugetiertypen bezeichnet. Daher sind Säugetiere eine Übergangsgruppe im Evolutionsprozess von den Säugetiervorfahren zu den echten Säugetieren.

Phylogenese der Säugetiertypen: Rote Kästen stellen Säugetiere dar, blaue Kästen stellen echte Säugetiere dar

Die frühesten säugetierähnlichen Vorfahren waren Synapsiden. Synapsiden wurden einst als eine Gruppe von Reptilien betrachtet, die als säugetierähnliche Reptilien bezeichnet wurden, weil die traditionelle evolutionäre Klassifizierungsschule glaubte, dass sie in Morphologie und Struktur eher Reptilien ähnelten, das heißt, sie befanden sich noch im Evolutionsstadium der „Reptilien“.

Die moderne systematische Taxonomie geht jedoch davon aus, dass Synapsiden entfernt mit den heute existierenden Reptilien verwandt sind und einen evolutionären Zweig mit den Säugetieren bilden, weshalb sie aus dem Kreis der Reptilien ausgeschlossen werden. Synapsiden sind eigentlich Säugetiervorfahren mit reptilienartigen Eigenschaften.

Einige Unterschiede zwischen Säugetieren und Reptilien wurden in der frühen Literatur zusammengefasst. Die in der Abbildung gezeigten Reptilien sind eigentlich Synapsiden

Synapsiden waren einst die vorherrschenden Landsäugetiere im Perm, doch das Massenaussterben am Ende des Perm führte zum Zusammenbruch des Synapsidenreichs. Die Reptilien nutzten die Gelegenheit zum Aufstieg und besetzten rasch die Erde, während die verbleibenden Cynodonten der Synapsiden gezwungen waren, in den Untergrund zu ziehen, und die ehemalige Königsfamilie zur untersten Klasse der Unberührbaren wurde.

In der späten Trias entwickelten sich aus den Cynodonten die ersten säugetierähnlichen Tiere, darunter Cryptocoydon, Morganucodon, Megalodon und Sinospinodon. Ihre Fortpflanzungsmethode ist immer noch das Eierlegen. Obwohl sie ihren Nachwuchs stillen können, ist diese Stillmethode sehr primitiv. Die Mutter hat keine entwickelten Milchdrüsen und kann Milch nur über Schweißdrüsen absondern. Die Jungen müssen die Milch, die aus dem Körper ihrer Mutter fließt, mit der Zunge auflecken.

Der Evolutionsbaum der Amnioten: Ein Diagramm, das den Unterschied zwischen Reptilien und Synapsiden zeigt und wie sich unsere Vorfahren von eidechsenartigen Lebewesen zu dem entwickelten, was wir heute sind

Zu dieser Zeit lebten Säugetiere in unterirdischen Höhlen, um Feinden aus dem Weg zu gehen. Um den Wettbewerb mit anderen Tieren zu verringern, sind sie nachts unterwegs und suchen nach Insekten als Nahrung. Aus diesem Grund wird die Nachtsichtfähigkeit der Säugetiere immer besser, während ihr Farbsehen immer schwächer wird. Auch heute noch sind viele Säugetiere, mit Ausnahme der Primaten, zu denen wir Menschen gehören, rot-grün-farbenblind oder können sogar nur schwarz-weiß sehen.

Wenn wir nachts aktiv sind, spielt das Sehvermögen eine eingeschränkte Rolle und das Gehör wird besonders wichtig. Aus diesem Grund haben Säugetiere ihre Hörorgane gestärkt. Synapsiden haben wie Reptilien nur einen Gehörknöchelchen auf jeder Seite, während Säugetiere drei haben. Woher kommen die beiden zusätzlichen Gehörknöchelchen auf jeder Seite?

Wie bereits erwähnt, ist das wichtigste Merkmal der Säugetiere das aus den Zahn- und Schuppenknochen bestehende Kiefergelenk, das das Quadratgelenk, den Gelenkknochen ihrer Vorfahren, der Synapsiden und der modernen Reptilien, ersetzt. Während der Evolution von den Synapsiden zu den Säugetieren wurden die quadratischen Knochen und Gelenkknochen nutzlos und degenerierten allmählich und wanderten in Richtung der Ohren, wo sie sich schließlich zu einem Teil der Gehörknöchelchen entwickelten.

Dieser Wandel begann mit Säugetieren. Die Gelenkknochen primitiver Säugetiere, die Quadratgelenke, sind jedoch noch vorhanden, bei späteren Säugetieren sind sie jedoch vollständig verschwunden. Diese beiden Knochen wurden vollständig vom Unterkiefer getrennt und ins Mittelohr verlagert.

Vergleich der Ohrregionen von Säugetieren und Reptilien

Nehmen wir Morganodon als Beispiel, um die Eigenschaften früher Säugetiere zu analysieren. Morganutodon lebte während der Trias in Großbritannien. Er gehört zur selben Ordnung wie der Megalodon und ernährt sich von Insekten. Im Vergleich zu den Synapsiden des Perm weist das Morganucodon eine deutlichere Zahndifferenzierung auf, was ein Merkmal von Säugetieren ist. Wir wissen, dass die Zähne von Reptilien nicht differenziert sind und alle Zähne die gleiche Form haben. Morganucodon benutzte seine vorderen Eckzähne zum Fangen und Töten von Beute und verließ sich dann auf seine hintere Reihe dreizackiger Backenzähne, um die Nahrung zu zerkleinern.

Mit seinen Zähnen konnte Morganucodon beißen, doch anders als heutige Säugetiere, die durch Auf- und Abbewegungen ihres Kiefers kauen, kaute Morganucodon durch Vor- und Zurückbewegungen seines Kiefers.

Darüber hinaus hatte Morganucodon einen voll entwickelten sekundären Gaumen. Der sekundäre Gaumen ist der knöcherne harte Gaumen oberhalb der Zunge (wir haben ihn auch und können ihn lecken, indem wir die Zunge herausstrecken). Seine Funktion besteht darin, die Nasenhöhle von der Mundhöhle zu trennen, sodass Säugetiere gleichzeitig kauen und atmen können. Diese Struktur ist für nicht kauende Reptilien optional, für Säugetiere jedoch unerlässlich.

Morganucodon-Zähne

Die Eckzähne von Morganucodon konnten noch mehrfach ersetzt werden, die Backenzähne hingegen wurden, genau wie bei den heutigen Säugetieren, nur einmal im Leben ersetzt (vom Milchgebiss zum bleibenden Gebiss). Gleichzeitig wechselte der primitivere Sinosphenodon seine Zähne im Laufe seines Lebens viele Male, genau wie die heutigen Reptilien.

Die ventralen Rippen von Morganucodon waren degeneriert und boten den Lendenwirbeln mehr Platz, sich auf und ab zu bewegen, sodass sie sich in verschiedenen Lücken frei und flexibel bewegen konnten. Gleichzeitig verfügen sie über schlanke Gliedmaßen und ihre Hinterbeine haben bereits Merkmale von Säugetieren angenommen. Sie weisen einen aufrechten Gang auf, der ihnen schnelles Laufen ermöglicht und ihnen hilft, Beute zu jagen und natürlichen Feinden auszuweichen, ihre Vorderbeine behalten jedoch noch immer die ursprüngliche Kriechhaltung bei.

Aufgrund seiner nachtaktiven und grabenden Eigenschaften hat sich die Größe von Morganucodon in einem Trend zur Miniaturisierung entwickelt, sodass sein Wachstum möglicherweise begrenzt war. Darüber hinaus wissen wir anhand einiger anatomischer Analysen, dass dieses Tier endotherm ist, also einen hohen Stoffwechsel hat und ein Warmblüter ist. Dies werden als Säugetiermerkmale angesehen.

Rekonstruktion von Morganucodon

Zu Beginn der Jurazeit und am Ende der Trias kam es zu einem weiteren Massenaussterben. Der entfernte Verwandte des Krokodils, der Rauisuchus, starb aus, und die Dinosaurier, die zusammen mit den Säugetieren am unteren Ende der Skala kämpften, stiegen auf und leiteten damit das berühmte Dinosaurierzeitalter der Erdgeschichte ein. Unter den frühen Säugetieren traten fortgeschrittenere Arten auf: das Rhesustier, die Säulenzahntiere und der Riesenschädel.

1. Diebbestie

Die Backenzähne des Diebestiers haben zwei längs angeordnete Reihen von Höckern, und die oberen und unteren Backenzähne beißen ineinander. Es verfügt über eine Vormahlfunktion, die den keilförmigen Backenzähnen lebender Säugetiere ähnelt. Wissenschaftler sind zu dem Schluss gekommen, dass der Dieb das erste vegetarische Säugetier war, das sich von Pflanzensamen und -blättern ernährte.

Der bekannteste Vertreter dieser Gruppe ist der Megalodon. Megalodon war ein eichhörnchenähnliches Wesen, das auf dem Boden lebte und zur Verteidigung giftige Stachel an den Hinterbeinen hatte. Die relativ kleineren Fabelwesen und Feenwesen siedelten sich in Bäumen an, wobei ihre Vorderbeine mit Greiffunktionen ausgestattet waren, sie ernährten sich von Blättern und Ginkgobäumen und besetzten in der Jurazeit die ökologische Nische der Lemuren.

Das mythische Tier der Familie Lu (oben) und das Feentier der Familie Song (unten), Zhao Chuang

In der späten Jurazeit tauchte eine Gruppe der ersten Säugetiere auf, die Luftforscher waren: die Ahodontidae. Dies ist eine Art baumbewohnendes Säugetier, das vor 160 Millionen Jahren lebte. Es hatte schlanke Gliedmaßen, sehr flexible Zehenknochen und die Fähigkeit zu greifen. Man kann sehen, dass dieser kleine Kerl sehr gut klettern konnte.

Zwischen den Gliedmaßen und dem Schwanz des Baumdiebs befindet sich eine riesige Membran, was darauf hindeutet, dass diese Art über starke Gleitfähigkeiten verfügt. Wir können uns vorstellen, dass es sich um einen Elf handelt, der ständig zwischen den Bäumen umherzieht, um Insekten zu fangen und Ginkgo zu sammeln. Wenn es auf gefährliche natürliche Feinde trifft, springt es sogar in die Luft, gleitet Dutzende oder sogar Hunderte von Metern weit und versteckt sich in einem großen Baum in der Ferne, genau wie die heutigen Gleithörnchen und Kurzkopfgleitbeutler.

Jins Baumdieb-Bestie, Zhao Chuang

Darüber hinaus hat sich im Mittelohrbereich des Dendrocoposaurus eine relativ vollständige Struktur aus drei Gehörknöchelchen gebildet, und zwei neue Gehörknöchelchen haben begonnen, sich vom Unterkiefer abzulösen, was beim Dendrocoposaurus ein weiter fortgeschrittenes Merkmal darstellt als beim Morganucodon. Im Gegensatz zu modernen Säugetieren verfügte der Baumdieb jedoch über zwei Knochen, die das Trommelfell stützten, während moderne Säugetiere nur über einen verfügen. Wissenschaftler vermuten, dass dies viel mit der Bildung neuer Kiefergelenke und der Weiterentwicklung des Kauens zu tun haben könnte.

2. Stigmata

Dann kamen die fortgeschritteneren Tiere mit Säulenzähnen. Der Körperbau des Säulenzahns ähnelt eher dem der Säugetiere und die Höcker der Backenzähne sind nicht mehr wie bei früheren Säugetieren in einer geraden Linie angeordnet, sondern bestehen aus jeweils einem kleinen Höcker, der an der Vorder- und Rückseite eines Höckers befestigt ist und so ein gleichschenkliges Dreieck bildet. Dieser Zahntyp ist der Prototyp der späteren schleifenden keilförmigen Backenzähne. Das Funktionsprinzip besteht darin, dass die Zahnspitzen der oberen Backenzähne in die Rillen der unteren Backenzähne passen und so die Nahrung schneiden und zermahlen.

Zähne von Acanthotherium

Dieser komplexe Zahn ermöglicht es Säugetieren, eine Vielzahl unterschiedlicher Nahrungsmittel problemlos zu verarbeiten und ermöglicht so die vielfältige Evolution der Säugetiere. Allerdings sind die Backenzähne des Säulenzahns noch relativ primitiv und die Passung zwischen den Zahnspitzen ist nicht so gut wie bei modernen Säugetieren.

Haldanetheus von Portugal war ein Landtier mit Säulenzähnen, kurzen Hinterbeinen und gut entwickelten Unterarmen. Es war gut im Graben und Wühlen. Seine Ohren waren mit gekrümmten Cochlea-Kanälen ausgestattet, was darauf hindeutet, dass sich die Ohren der Säugetiere weiterentwickelten und verbesserten.

Der geschickte Säulenzahn hat schlanke, gebogene Zehen und sehr flexible Knöchelgelenke, die sich gut drehen lassen, was ihn zu einem guten Kletterer macht. In seinem Maul befinden sich schaufelförmige Schneidezähne, die den Merkmalen einiger heutiger Primaten, die sich von Pflanzensaft ernähren, sehr ähneln. Wissenschaftler gehen daher davon aus, dass es sich um ein Tier handelt, das sich beim Aufkratzen der Rinde und Saugen des Saftes auf seine Krallen verlässt.

Geschickter Säulenzahn (oben) und grabender Säulenzahn (unten)

Die Zehen des Grabsäulenzahns neigen zur Verkürzung, manche Gelenke sind sogar degeneriert. Die Fußsohlen sind breit, flach und schlank, die Vorderbeine kräftig und der Kopf relativ schmal und lang. Er unterscheidet sich völlig vom geschickten Säulenzahn. Es könnte sich um ein Tier handeln, das gut graben kann und unter der Erde lebt.

Die einzigartigste Art ist der Otter, ein Tier, das wie ein Otter aussieht, aber einen flachen Schwanz wie ein Biber, Schwimmhäute, Abwehrstacheln an den Knöcheln und scharfe, nach innen gebogene und in einer geraden Linie angeordnete Zähne hat. Dieses Monster, das wie eine Mischung aus Schnabeltier, Otter und Biber aussieht, ist ein Tier, das gut schwimmen und graben kann und gerne Fisch frisst. Diese Fossilien zeigen, dass sich die Säugetiere im Mesozoikum tatsächlich in Richtung Diversifizierung entwickelten.

Restaurierung des otterförmigen Tieres mit Waschbärschwanz

Der Microcoleodon besitzt ein weiteres wichtiges Merkmal der Säugetierevolution. Im Vergleich zu den stabförmigen Zungenbeinen der Synapsiden und lebenden Reptilien verfügt der Microcoleodon über ein sattelförmiges Zungenbein im Hals, das mehr umliegende Muskeln verbinden kann und so die Effizienz beim Kauen, der Übertragung und dem Schlucken verbessert. Mit seinen breiten Backenzähnen, die scharfe Spitzen und Grate hatten, konnte der Microcoleodon leckere Insekten effizient verarbeiten.

Darüber hinaus verfügt das sattelförmige Zungenbein über mehr Gelenke, wodurch die Zunge flexibler bewegt werden kann. Wissenschaftler schlussfolgern daraus, dass der winzige Säulenzahn sich von der Lebensweise früher Säugetiere verabschiedet hat, die ihre Zunge zum Lecken der Muttermilch verwendeten, und nun die köstliche Milch der Mutter saugen kann.

3. Gigantosaurus

Weiter oben im Evolutionsbaum ist der Hadrocodon nur 3 Zentimeter lang, hat aber einen riesigen Kopf, der in keinem Verhältnis zu seinem Körper steht. Es handelt sich daher um ein relativ intelligentes Tier, das auch komplexere Informationen verarbeiten kann. Gleichzeitig lösten sich die Gehörknöchelchen vom Unterkiefer, die Mittelohrregion begann sich zu bilden und die Cochlea-Struktur war weiter entwickelt als die des Stylodon. Eine Reihe anatomischer Merkmale deutet darauf hin, dass Gigantopithecus zwischen den Säulenzahntieren und den echten Säugetieren stand, wobei die Mammalomorphen nur einen Schritt davon entfernt waren, sich zu Säugetieren zu entwickeln.

Der riesige Schädel wiegt nur 2 Gramm

Es sind diese kleinen und unbedeutenden Säugetiervorfahren, die Frost und Tau ausgesetzt waren, sich durch Dornen schnitten, in dunklen Höhlen und steilen Baumkronen nach einem Ausgang kämpften, der Jagd durch ihre natürlichen Feinde entgingen und darum kämpften, die Tradition der Synapsiden bis zum heutigen Tag weiterzugeben. Wenn wir uns im strahlenden Sonnenschein aalen, süßes Quellwasser trinken, frischen Sauerstoff atmen, den Duft der Blumen riechen und köstliche Früchte probieren, verhalten wir uns wie die Herren der Erde. Aber haben wir jemals darüber nachgedacht, wie unsere Vorfahren in den dunklen Zeiten in ständiger Angst lebten?

Wenn Sie eines Tages, wenn alles still ist und es tief in der Nacht ist, von Godzilla träumen, seien Sie bitte nicht überrascht, denn Ihre Gene erinnern Sie jetzt an die Angst, von Dinosauriern beherrscht zu werden, und an die Demütigung, in einem Baumloch unter der Erde gefangen zu sein.