Die meisten Wirbeltiere, darunter Vögel, Reptilien, Amphibien und Fische, haben ein sogenanntes primäres Kiefergelenk, das aus den Knochen des Ober- und Unterkiefers besteht. Säugetiere hingegen weisen ein sogenanntes sekundäres Kiefergelenk auf, bei dem der Unterkiefer nicht direkt mit dem Oberkiefer verbunden ist, sondern mit dem zum Schädeldach gehörenden Squamosum. Bei Fossilfunden dient ein solches sekundäres Kiefergelenk häufig als diagnostisches Kriterium, um zu bestimmen, ob eine Spezies bereits den Säugetieren zuzurechnen ist oder nicht.
Entfernte Verwandte
Ein Team um James Rawson von der University of Bristol in Großbritannien hat nun jedoch eine säugetierähnliche Kieferstruktur bei zwei Vorläufern der Säugetiere gefunden, die nur entfernt mit den Säugetieren verwandt sind. Mithilfe von Mikro-CT-Scans rekonstruierten die Forschenden die dreidimensionale Struktur der Kiefergelenke von drei Cynodonten, also der Gruppe von reptilienähnlichen Wirbeltieren, aus der später die Säugetiere hervorgegangen sind. Basis der Rekonstruktion bildeten Fossilien, die in Brasilien gefunden wurden. „Nirgendwo sonst auf der Welt gibt es eine solche Vielfalt an Cynodonten, die mit den frühesten Säugetieren verwandt sind“, sagt Co-Autorin Marina Soares vom brasilianischen Nationalmuseum in Rio de Janeiro.
Das früheste Beispiel für einen säugetierartigen Kiefer fanden Rawson und sein Team bei einem Cynodonten namens Riograndia guaibensis, der vor etwa 225 Millionen Jahren lebte. „Das verschiebt das Auftauchen dieser Kieferarchitektur um etwa 17 Millionen Jahre nach vorne“, berichten die Forschenden. Der typische Säugetierkiefer ist demnach etwas früher entstanden als zuvor angenommen. Ein anderer Cynodont namens Brasilodon quadrangularis, der näher mit den frühesten Säugetieren verwandt war und etwa zeitgleich mit R. guaibensis lebte, weist dagegen kein sekundäres Kiefergelenk auf, sondern hat stattdessen einen eher reptilienartigen Kiefer.
Unabhängige Entwicklung
„Unsere phylogenetischen Analysen zeigen, dass R. guaibensis den Kontakt zwischen Unterkiefer und Squamosum unabhängig von den Vorläufern der Säugetiere entwickelt hat“, folgern die Forschenden. Auch bei einem Fossil des Cynodonten Oligokyphus major, der vor rund 200 Millionen Jahren lebte und nur entfernt mit den Säugetieren verwandt ist, identifizierte das Team ein säugetierartiges Kiefergelenk, das sich den Analysen zufolge wahrscheinlich ebenfalls unabhängig entwickelt hat.
„Der Erwerb des Kiefergelenks mit einem Kontakt zwischen Unterkiefer und Squamosum gilt als ein Schlüsselmoment in der Evolution der Säugetiere“, sagt Rawson. „Die neuen brasilianischen Fossilien haben gezeigt, dass verschiedene Cynodont-Gruppen im Laufe der Evolution mit verschiedenen Kiefergelenken experimentierten und dass einige Merkmale, die zuvor als einzigartig für Säugetiere galten, auch bei anderen Tierstämmen zahlreiche Male auftraten.“ Damit ermöglichen die Ergebnisse die neue Einblicke in die Evolution der der Säugetiere. „Die Studie öffnet neue Türen für die paläontologische Forschung, da diese Fossilien unschätzbare Belege für die komplexen und vielfältigen evolutionären Experimente liefern, die schließlich zu den modernen Säugetieren führten“, sagt Rawson.
