Verkehrte Knochenfolge
“Seit mehr als 100 Jahren dachte man, die Wirbel der frühen Tetrapoden seien aus einem Knochen vorne, einem Knochen oberhalb und einem Knochenpaar hinten aufgebaut”, erklärt Erstautorin Stephanie Pierce von der University of Cambridge. Doch als die Forscher die Rückenwirbel von Ichthyostega nun mit Hilfe eines speziellen Röntgenverfahrens noch einmal genauer untersuchten, zeigte sich genau das Gegenteil: “In der traditionellen Darstellung ist die Reihenfolge genau vertauscht”, sagt Pierce. Denn das Intercentrum, der Knochen, der vermeintlich vorne stehen sollte, ist in Wirklichkeit der letzte der drei Wirbelknochen.
Diese Umsortierung erscheint auf den ersten Blick nicht sonderlich revolutionär, hat aber bedeutende Auswirkungen unter anderem auf die Beweglichkeit der Wirbelsäule, wie die Forscher erklären. “Indem wir verstehen, wie diese Knochen ineinandergreifen, können wir auch rekonstruieren, wie beweglich die Wirbelsäule der ersten Landwirbeltiere war und wie sie den Körper und die Fortbewegung in den ersten Phasen des Landgangs stützte”, sagt Pierce. Die Wissenschaftler gehen zudem davon aus, dass diese Anordnung der Wirbelknochen die Grundform für alle Tetrapoden darstellen könnte – und damit auch die Konfiguration, aus der sich letztendlich die verschmolzenen Wirbel der höheren Landwirbeltiere bildeten.
Erstes Brustbein
Die vertauschten Wirbelknochen waren aber nicht die einzige Überraschung für die Forscher. Bei ihrer Neuuntersuchung des Fossils von Ichthyostega stießen sie auch auf eine Reihe von kleinen, rundlichen Knochen in der Mitte der Brust. “Diese Brustknochen erweisen sich als der früheste Versuch eines knochigen Brustbeins in der Evolution”, erklärt Jennifer Clack, Mitautorin der Studie. Bei uns und anderen heute lebenden Landwirbeltieren bildet das zu einer länglichen Platte verschmolzene Brustbein eine wichtige Stütze für Rippen und Brustkorb und stabilisiert den Oberkörper. Die neu entdeckte Knochenreihe bei Ichthyostega könnte nach Ansicht der Forscher eine ähnliche Funktion gehabt haben: Sie erlaubte es dem Urzeittier, sich auf seiner Brust abzustützen, während es mit seinen flossenähnlichen Beinen an Land vorwärtsrobbte.
Dass diese Strukturen erst jetzt gefunden worden sind, hängt mit dem Zustand der Fossilien zusammen: Ein Großteil der Wirbelknochen und des frühen Brustbeins waren von anderen Knochenteilen verdeckt oder aber so tief im umgebenden Gestein eingebettet, dass ihre Struktur mit normalen Methoden nicht analysiert werden konnte, wie die Forscher berichten. Sie nutzten daher für ihre Studie ein spezielles Verfahren der Röntgen-Mikrotomografie. Bei diesem ermöglichen besonders energiereiche Strahlen gekoppelt mit einem speziellen Auswerteverfahren eine hohe Durchdringung mit starken Kontrasten und hoher Auflösung.
“Ohne diese neue Methode hätten wir die einzelnen Elemente der Wirbelsäule nicht dreidimensional mit 30 Mikrometern Auflösung rekonstruieren können”, erläutert Sophie Sanchez von der European Synchrotron Radiation Facility ESRF in Grenoble, dem Forschungszentrum, an dem die Untersuchungen durchgeführt wurden.
