Wann entwickelten sich die ersten Federn? Fossilfunde in China liefern dazu nun neue, überraschende Antworten. Denn bisher galten Federn als eine Entwicklung der Dinosaurier. Jetzt aber haben Paläontologen auch bei zwei Flugsauriern verblüffend federähnliche Strukturen entdeckt. Die beiden rund 160 Millionen Jahre alten Pterosaurier tragen neben haarähnlichen Anhängseln auch drei verschiedene verzweigte Federhaare. Nach Ansicht der Forscher könnte das dafür sprechen, dass schon die gemeinsamen Vorfahren der Flugsaurier und Dinosaurier einfache Federformen besaßen.
Lange glaubte man, dass alle Dinosaurier einen dicken Schuppenpanzer trugen – auch weil kaum Fossilien mit erhaltener Haut bekannt waren. Doch neuere Fossilfunde haben dies geändert. Heute ist klar, dass viele Dinosaurier schon ein farbiges Federkleid trugen – vom wendigen Microraptor bis zum furchteinflößenden Tyrannosaurus. Sogar die Struktur dieser meist noch eher haar- oder daunenähnlichen Urzeit-Federn lässt sich an Fossilien und Bernsteineinschlüssen ablesen. Doch strittig war bisher, wann und bei wem sich die ersten Federn entwickelten. Geschah dies erst innerhalb der Gruppe der Dinosaurier – oder hatten womöglich schon deren Vorfahren ein einfaches Federkleid? Bisher schien letzteres eher unwahrscheinlich, weil die Flugsaurier als Schwestergruppe der Dinos noch keine echten Federn besaßen. Ihr Körper war stattdessen von fellartigen Haaren bedeckt, den sogenannten Pycnofasern – so glaubte man jedenfalls bisher.
Flugsaurier mit vier Arten von Protofedern
Doch Baoyu Jiang von der Universität Nanjing und seine Kollegen haben nun im Süden der Mongolei zwei Pterosaurier-Fossilien entdeckt, die diesen Annahmen widersprechen. Beide Fossilien sind 165 bis 160 Millionen Jahre alt und stammen demnach aus dem späten Jura. “Beide Exemplare sind fast vollständig und mitsamt vieler Weichteile enthalten”, berichten die Paläontologen. Unter diesen sind neben Muskelfasern auch Hautteile und ein Großteil der Hautanhänge. Nähere Analysen enthüllten, dass diese auf den ersten Blick haarähnlichen Anhänge einige verblüffend federähnliche Merkmale aufwiesen. “Wir haben uns auf Areale der Fossilien konzentriert, an denen die Federn nicht überlappen, so dass wir ihre Struktur klar erkennen konnten”, berichtet Co-Autorin Maria McNamara vom University College Cork. Mithilfe von Elektronenmikroskopen, aber auch verschiedenen Methoden der Spektroskopie konnten die Forscher den Aufbau dieser urzeitlichen Federn näher untersuchen.
Es zeigte sich: Diese Flugsaurier besaßen neben den einfachen haarähnlichen Pycnofasern noch drei weitere, komplexere Federvorformen. So trugen die Pterosaurier am Nacken, den Flügelenden und dem Schwanz pinselähnlich gebündelte Filamente. Am Kopf fanden sich dagegen Hautanhänge, die etwa auf halber Höhe ein Büschel abzweigender Haare trugen. Auf den Flügelhäuten besaßen die Flugsaurier sogar daunenähnlich verzweigte Federn. All diese Federtypen sind auch schon von zwei Dinsauriergruppen – den pflanzenfressenden Vogelbeckensauriern und den fleischfressenden Theropoden – bekannt, wie die Paläontologen berichten. Ähnlich wie bei diesen fanden sich im Inneren der Federn sogar Reste von Melanosomen – Pigmentzellen, die den Federn eine bräunliche Farbe verliehen.
Feder-Ursprung schon vor 250 Millionen Jahren?
Die große Frage aber war, ob diese bei den Pterosauriern entdeckten Vorformen der Vogelfedern auch strukturell und chemisch denen der Dinosaurier entsprachen. Und tatsächlich: “Trotz intensiver Suche konnten wir keine anatomischen Belege dafür finden, dass sich diese vier Pycnofaser-Arten in irgendeiner Weise von denen der Vögel und Dinosaurier unterscheiden”, sagt Co-Autor Mike Benton von der University of Bristol. “Wir haben einige Analysen durchgeführt und alle zeigten eindeutig, dass die Pycnofasern der Pterosaurier Federn sind.”
Nach Ansicht der Paläontologen macht es dies sehr unwahrscheinlich, dass diese Federn bei Flugsauriern und Dinosauriern unabhängig voneinander entstanden sein sollen. Stattdessen vermuten sie einen gemeinsamen Ursprung: beim gemeinsamen Vorfahren der Dinosaurier und Flugsaurier. Sollte sich dies bestätigen, dann könnten die ersten Federn schon vor rund 250 Millionen Jahren entstanden sein – gut 70 Millionen Jahre früher als bisher angenommen. “Diese Entdeckung hat enorme Bedeutung für unser Verständnis der Federevolution”, sagt Benton. “Sie kann unsere Vorstellungen der Entwicklung des Lebens in der Trias völlig umkrempeln und auch unser Verständnis der Genregulation von Schuppen, Haaren und Federn.”
Quelle: Baoyu Jiang (Nanjing University, China) et al., Nature Ecology & Evolution, doi: 10.1038/s41559-018-0728-7
Neue Einblicke in die Evolution des Vogelhirns
