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Ein Urzeit-Räuber mit drei Augen

506 Millionen Jahre alte Fossilien enthüllen Unerwartetes zur Evolution der Arthropoden

Stanleycaris hirpex
So könnte der dreiäugige Urzeit-Räuber aus dem Kambrium-Meer ausgesehen haben. © Sabrina Cappelli/ Royal Ontario Museum

Überraschend anders: Ein 506 Millionen Jahre alter Urahn der Gliederfüßer torpediert gleich mehrere Annahmen zur Evolution dieser Tiergruppe. Denn der im kanadischen Burgess-Schiefer konservierte Radiodont „Stanleycaris hirpex“ hatte neben seinen beiden Komplexaugen noch ein großes drittes Auge mitten auf der Stirn. Sein Gehirn legt zudem nahe, dass sich das dreiteilige Arthropodengehirn aus einem zweiteiligen Vorläufer entwickelte – auch das war bislang strittig, wie die Paläontologen im Fachmagazin „Current Biology“ berichten.

Vor mehr als 500 Millionen Jahren dominierten Radiodonten die Ozeane des Kambrium. Diese frühen Vorfahren der Arthropoden besaßen bereits Komplexaugen, einen segmentierten Körper und schwammen mithilfe plattenförmiger Anhänge. Mit ihrem runden, zahnbewehrten Maul und rechenartigen Anhängen jagten die bis zu einem Meter großen Fleischfresser im freien Wasser und am Meeresgrund nach Beute.

Stanleycaris
506 Millionen Jahre altes Fossil des Stanleycaris hirpex © Jean-Bernard Caron/ Royal Ontario Museum

Klein, aber oho

Jetzt haben Paläontologen einen weiteren Vertreter dieser ersten großen Meeresräuber identifiziert. Entdeckt haben Joseph Moysiuk und Jean-Bernard Caron vom Royal Ontario Museum in Toronto die 506 Millionen Jahre alte Radiodonten-Art bei der Untersuchung von Fossilien aus der weltberühmten kanadischen Fundstätte Burgess Shale. In dieser feinkörnigen Schieferton-Formation sind frühe Mehrzeller aus dem Kambrium ungewöhnlich gut und mitsamt ihrer Weichteile konserviert.

Unter den Fossilien fanden die Forscher gleich 268 Exemplare eines bis zu zehn Zentimeter langen Radiodonten. Das Stanleycaris hirpex getaufte Tier war damit zwar deutlich kleiner als bekannte Kambrium-Räuber wie Anomalocaris, stand ihnen aber in seiner Ausstattung nicht nach. Auch Stanleycaris besaß schon ein zahnbewehrtes Rundmaul, klauenbewehrte Fangarme und große, seitliche Komplexaugen. Sein Rumpf ist in 17 Segmente mit paddelartigen Schwimmanhängen gegliedert.

So gut erhalten wie kein anderer Radiodont

Die große Besonderheit jedoch: Stanleycaris hirpex ist der am besten und vollständigsten konservierte Radiodont, der jemals gefunden wurde. Vor allem die Kopfpartie war bei bisherigen Fossilfunden meist unvollständig und schwer erkennbar. „Wir können sogar so feine Details wie die neuronalen Sehzentren der großen Augen erkennen und die feinen Nerven, die in die Körperanhänge ziehen“, berichtet Caron. „Die Details sind so klar, als wenn diese Tiere erst gestern gestorben wären.“

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Dies ermöglicht den Forschern ganz neue Einblicke in die Anatomie und Lebensweise dieser noch immer rätselhaften Urzeit-Tiere. „Weil die meisten Radiodonten nur von wenigen zerstreuten Fragmenten bekannt sind, ist diese Entdeckung ein entscheidender Sprung nach vorn. Sie kann uns mehr darüber verraten, wie diese Tiere aussehen und wie sie lebten“, sagt Caron. Tatsächlich enthüllten die Fossilien mehrere überraschende Dinge.

Kopf von Stanleycaris
Am Kopf sind die beiden gestielten Seitenaugen und das zentrale, große Mittelauge zu erkennen. © Jean-Bernard Caron/ Royal Ontario Museum

Ein drittes Auge auf der Stirn

Die erste Überraschung: Stanleycaris trug an seinem Kopf nicht nur zwei relativ große, gestielte Komplexaugen – er besaß auch ein drittes Auge. Dieses elliptische, dunkel gefärbte Sehorgan sitzt mittig auf dem Vorderkopf und ist sogar größer als die Seitenaugen. „Die Präsenz eines so riesigen Mittelauges bei Stanleycaris ist überraschend, weil eine derartige Struktur noch nie zuvor bei einem Radiodonten gefunden wurde“, sagen die Paläontologen. Noch ist nicht klar, ob dieses Mittelauge auch ein Komplexauge war oder ob es sich um ein ungewöhnlich großes Einzelauge handelte.

Die Tatsache, dass schon diese frühen Arthropoden-Vorläufer ein solches unpaariges Mittelauge besaßen, wirft ein neues Licht auf die Augenevolution der gesamten Stammesgruppe: Bisher nahmen Paläontologen an, dass die Anlage für zwei Mittelaugen ein für alle Gliederfüßer ursprüngliches Merkmal darstellt. Das unpaarige Medianauge von Stanleycaris spricht nun jedoch dagegen. „Die stammesgeschichtliche Verteilung von großen, einzelnen Medianaugen deutet darauf hin, dass es zusammen mit den seitlichen, paarigen Komplexaugen Teil des Grundbauplans der Arthropoden ist“, schreiben die Forscher.

Stammbaum
Entwicklung des mehrteiligen Arthropodengehirns. © Jean-Bernard Caron/ Royal Ontario Museum

Arthropoden-Gehirn war ursprünglich zweiteilig

Eine zweite Überraschung brachte der Blick in das Kopfinnere von Stanleycaris. Denn die dort erkennbaren Überreste des Gehirns und der Nerven enthüllten erstmals, wie das Gehirn des Tieres aufgebaut war. Bei heute lebenden Gliederfüßern besteht das Gehirn meist aus drei Teilen, dem Proto-, Deuto- und Tritocerebrum. Nahe Verwandte dieser Tiergruppe wie die Bärtierchen (Tardigrada) und Stummelfüßer (Onychophora) haben jedoch nur einen aus einem oder zwei Segmenten verschmolzenen Kopf. Deshalb war unklar, welche Aufteilung die ursprüngliche darstellt.

Stanleycarus belegt nun, dass sein Gehirn aus zwei Teilen bestand: dem Protocerebrum mit den Augen sowie dem Deutocerebrum mit den Fangarmen. Nach Angaben der Paläontologen legt dies nahe, dass dies der ursprünglichen Konfiguration der Arthropoden-Linie entspricht. „Wir schließen daraus, dass ein zweiteiliger Kopf und Gehirn der Entwicklung des dreiteiligen Gehirns voranging, der heute alle lebenden Mitglieder dieses Tierstammes kennzeichnet“, berichtet Moysiuk.

Schon die ersten Untersuchungen der neu entdeckten Fossilien haben damit zwei wichtige Rückschlüsse auf die Evolution der Gliederfüßer geliefert. „Diese Fossilien sind wie ein Stein von Rosetta: Sie helfen uns, Merkmale von Radiodonten und anderen frühen Arthropoden mit ihren Entsprechungen in den noch lebenden Gruppen der Arthropoden zu verknüpfen“, sagt Caron. (Current Biology, 2022; doi: 10.1016/j.cub.2022.06.027)

Quelle: Royal Ontario Museum

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