Zähne und Kiefer entstanden fast gleichzeitig in der Evolution Urzeit-Fische hatten schon Biss - scinexx | Das Wissensmagazin
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Zähne und Kiefer entstanden fast gleichzeitig in der Evolution

Urzeit-Fische hatten schon Biss

Rekonstruktion des Panzerfisches Dunkleosteus © Esben Horn / Martin Rücklin, John Long and Philippe Janvier

Schon die frühesten kiefertragenden Wirbeltiere hatten Biss: Die vor 400 Millionen Jahren lebenden Panzerfische trugen bereits voll ausgebildete Zähne. Das hat ein internationales Forscherteam bei der Untersuchung von Fossilien eines solchen Urzeitfisches festgestellt. Das Ergebnis belege erstmals eindeutig, dass Zähne in der Evolution gemeinsam mit den Kiefern entstanden seien – oder zumindest kurz danach, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin „Nature“. Bisher war man davon ausgegangen, dass echte Zähne sich erst lange nach den Kieferknochen entwickelten. Die anhand des Panzerfisches gewonnenen Erkenntnisse widerlegten dies nun eindeutig.

„Panzerfische sind die primitivsten bekannten Wirbeltiere, die schon Kiefer besaßen“, erklären Martin Rücklin von der University of Bristol und seine Kollegen. Daher sei diese ausgestorbene Tiergruppe entscheidend, um die frühe Entwicklung der Zähne zu untersuchen. Bisher war umstritten, ob diese auch als Placodermen bezeichneten Tiere tatsächlich schon echte Zähne besaßen oder aber nur zahnähnliche Knochenvorsprünge, mit denen sie ihre Beute festhielten.

Sychrontron-Licht durchleuchtet Fossilien

Um das zu klären, haben Paläontologen der Universität Bristol, des Natural History Museum in London und der Curtin University in Australien haben gemeinsam mit Physikern des Paul Scherrer Instituts PSI die Kiefer des urzeitlichen Fisches Compagopiscis untersucht. Das Team analysierte Versteinerungen von Compagopiscis mithilfe von hochenergetischem Röntgenlicht aus der Synchrotron Lichtquelle des PSI.

Virtuelles Modell der Entwicklung von Zähnen und Kiefer des Panzerfisches Compagopiscis. Von links oben nach rechts oben sind aufeinanderfolgende Entwicklungsstadien von Zähnen in Zahnreihen und verbindendem Gewebe dargestellt. © Martin Rücklin, University of Bristol

Dieses Verfahren erlaubt es, ein perfektes digitales Modell des Fossils und detaillierte Einblicke in sein Inneres zu gewinnen – ohne das Fossil zu zerstören. „Normalerweise liefert unsere Methode hochaufgelöste Bilder sehr kleiner Proben. Für dieses Experiment haben wir den Experimentaufbau und die Rekonstruktionsalgorithmen modifiziert, um das Sichtfeld zu vergrößern, ohne aber die Auflösung zu verschlechtern“, erklärt Marco Stampanoni, Leiter der Synchrotrontomografiegruppe am Paul Scherrer Institut. Die Forscher konnten so den inneren Aufbau und die Entwicklung von Zähnen und Kiefern genau beobachten.

„Wir konnten alle Strukturen innerhalb der knöchernen Kiefer sichtbar machen“, erklärt Erstautor Martin Rücklin von der Universität Bristol. „Gewebe, Zellen, Wachstumslinien, was uns ermöglichte, die Entwicklung von Kiefern und Zähnen zu studieren. Wir haben dann Vergleiche mit der Embryonalentwicklung heutiger Wirbeltiere angestellt. So konnten wir zeigen, dass Panzerfische, zu denen der untersuchte Fisch gehört, Zähne hatten.“ (Nature, 2012; doi:10.1038/nature11555)

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(University of Bristol / Paul Scherrer Institut (PSI), 18.10.2012 – NPO)

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