Meine Güte, was für kleine Zähne sie hatten.
Eine neu entdeckte Fundgrube alter Fischfossilien, die in Südchina ausgegraben wurden, öffnet ein Fenster in die früheste Geschichte der Kieferwirbeltiere – einer Gruppe, die 99 Prozent aller lebenden Wirbeltiere auf der Erde umfasst, einschließlich Menschen. Die Fossilienfundstelle, die vor 439 Millionen bis 436 Millionen Jahren datiert wurde, umfasst eine aufschlussreiche Vielfalt nie zuvor gesehener kleiner, zahniger, knochiger Fischarten.
Die Vielfalt der Fossilien an diesem einen Ort füllt nicht nur eine eklatante Lücke im Fossilienbestand, sondern unterstreicht auch die Seltsamkeit, dass eine solche Lücke existiert, berichten Forscher am 29. September in Natur.
Genetische Analysen hatten zuvor auf diese Zeit, die als frühe Silur-Periode bekannt ist, als eine Ära der schnellen Diversifizierung von Wirbeltieren mit Kiefer hingewiesen. Aber die bezahnten Fische schienen nur wenige Spuren im Fossilienbestand hinterlassen zu haben. Stattdessen schienen, soweit es den Fossilienbestand betrifft, kieferlose Fische zu dieser Zeit die Wellen zu beherrschen. Und die erhalten gebliebenen Kieferfische waren selten knochig; Die meisten waren Chondrichthyaner, alte knorpelige Vorfahren moderner Haie und Rochen.
Die Chongqing Lagerstätte – das Wort der Paläontologen für eine reiche Ansammlung verschiedener Arten, die alle zusammen an einem Ort aufbewahrt werden – „ändert dieses Bild grundlegend“, schreiben der Paläontologe You-an Zhu von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking und Kollegen in der Studie. Die Stätte wimmelt von zahnigen, knochigen Fischen, insbesondere gepanzerten Placodermen, trägt aber nur einen Chondrichthyan.
Die ersten Lebewesen, die ein Rückgrat entwickelten, waren Fische, und zwar vor etwa 480 Millionen Jahren (SN: 25.10.18). Genetische Analysen haben ergeben, dass diese Fische vor etwa 450 Millionen Jahren auch Kiefer entwickelten, um sich besser gegenseitig zu beissen. Aber die frühesten vollständigen Fossilien solcher Kieferfische erscheinen relativ spät im Fossilienbestand, vor etwa 425 Millionen Jahren. In der Devon-Periode, die vor 419 Millionen bis 359 Millionen Jahren stattfand, waren Kieferfische ein globales Phänomen, was dieser Ära den Spitznamen „Zeitalter der Fische“ einbrachte (SN: 17.07.18).
Hier ist ein genauerer Blick auf einige der neu entdeckten fischigen Bewohner der Chongqing Lagerstätte.
Klein, aber heftig
Etwa 20 einzelne Exemplare eines kleinen Fisches, den die Forscher genannt haben Xiushanosteus mirabilis wurden am Standort Chongqing gefunden. Diese Funde machen das Tier zur am häufigsten vorkommenden Fischart in dieser Fossiliensammlung.
X. mirabilis war nur etwa 30 Millimeter lang, etwa so lang wie eine Büroklammer, aber es hat eine starke Ähnlichkeit mit größeren gepanzerten Placodermen der Zukunft: Es hatte einen breiten, knochigen Kopfschild und einen Körper, der mit kleinen, rautenförmigen Schuppen bedeckt war .
Die überraschende Fülle dieser Fischart an einem Ort aus der frühen Silurzeit könnte nur auf glückliche Fossilisierungsbedingungen zurückzuführen sein – die kleinen, empfindlichen Knochen von X. mirabilis und die anderen in Chongqing gefundenen Kieferfische wären schwieriger zu konservieren als die größeren kieferlosen Exemplare der damaligen Zeit oder die robusteren Knochenfische mit Zähnen aus der späteren Devon-Zeit. Aber eine andere Möglichkeit ist, dass diese Seite zu ihrer Zeit ein Ausreißer ist, der zufällig bei den Placoderms beliebt war.
Ein schwer gepanzerter, winziger Hai
Vor etwa 450 Millionen Jahren entstanden zwei Arten von Kieferfischen – und beide kommen am Standort Chongqing vor. Der neue Standort ist bemerkenswert für seine Vielfalt an Osteichthyanen, wie Knochenkieferfischen X. mirabilis. Aber knorpelig Shenacanthus vermiformis verbrachte auch einige Zeit in diesem Umfeld.
S. vermiformis wird von nur einem einzigen Exemplar in Chongqing vertreten, aber wie X. mirabilis, es ist von Kopf bis Schwanz hervorragend erhalten. Es war auch winzig, nur 22 Millimeter lang. Obwohl es einen ähnlichen Körperbau wie andere Chondrichthyer hatte, unterschied es sich in einem wesentlichen Punkt: Wie X. mirabilis, S. vermiformis war schwer gepanzert, mit ausgedehnten Platten an der Unterseite und am Rücken.
Eine Zeit des Übergangs
Die chinesische Seite wirft nicht nur Licht auf alte Kieferfische – sie bietet einen Einblick in den evolutionären Übergang von Körpermerkmalen von kieferlosen zu kieferartigen Arten. Eine neu entdeckte kieferlose Kreatur, genannt Tujiaaspis Vividusstellt sich als eng verwandt mit einer Gruppe von Kieferfischen namens Galeaspiden heraus, berichten Forscher in einem separaten Artikel in derselben Ausgabe von Natur.
Die gut erhaltenen Fossilien von T. Vividus neue Möglichkeiten eröffnen, um zu erfahren, wie seine kieferartigen Verwandten ihre Flossenanordnungen erworben haben, ein Übergang, für den es bisher kaum Beweise gab, schreibt Matt Friedman, Paläontologe an der University of Michigan in Ann Arbor, in einem Kommentar in derselben Ausgabe von Natur. Das liegt daran, dass Galeaspiden charakteristische Kopfschilde haben, aber Wissenschaftler konnten bisher nicht unter diese versteinerten Schilde blicken, um die verborgene Anatomie zu untersuchen.
Dank dieser nahen Verwandten fanden die Forscher heraus, wie sich gepaarte Flossen bei den kieferlosen Fischen schrittweise zu getrennten Brust- und Beckenflossen bei ihren Cousins mit Kiefer entwickelten. Solche Flossen sind die Vorläufer von Armen und Beinen bei späteren Tetrapoden (SN: 30.05.18).