Schildkröten-Evolution Wozu braucht man einen halben Panzer?

Wenn es um ihre Zwischenstände geht, stellt uns die Evolution vor Rätsel: Wir wissen, wie Schildkröten zu ihrem Panzer kamen - aber nicht, warum. Welchen Vorteil bot ein "unfertiger" Schild?

Andrey Atuchin

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Evolution ist kein zielgerichteter Prozess, der ein Tier A einem Bauplan folgend zu Tier B transformiert. Man muss sich das immer wieder klarmachen: Betrachtet man die vermeintlichen Endpunkte einer Entwicklung, erscheint deren Nutzen meist dermaßen klar, dass es schwerfällt, sich vorzustellen, dass die Entwicklung dorthin nicht zielgerichtet geschah.

Das aber ist definitiv immer so. "Gott würfelt nicht", soll Einstein einmal gesagt haben, aber die Evolution tut dies durchaus: Sie erprobt mit Mutationen Möglichkeiten. Von denjenigen, die keinen Sinn ergeben, weil sie dem Tier nicht nützen, sondern es womöglich sogar behindern, erfahren wir nie, weil sie sich nicht durchsetzen. Doch die Mutationen, die sich für das Tier als vorteilhaft erweisen, vererbt es im günstigsten Fall weiter.

Im Klartext heißt das: Jede evolutionär wirksame Veränderung auf dem Weg von Eigenschaft A nach Eigenschaft B darf das Überleben des Tiers (oder der Art) zumindest nicht behindern, sondern wirkt sich im günstigsten Fall sogar positiv aus. Geschieht das über lange Zeit und in wachsender Masse, kann es dazu führen, dass es eine ganze Art verändert und zu einer neuen Art ausprägt: "Speziation" nennt man das, Artbildung.

Das klingt logisch, und doch drängt es sich nicht immer auf. Welchen Nutzen kann es beispielsweise haben, wenn sich der Körperbau abflacht, die Rippen zu Knochenplatten verschmelzen, den Körper versteifen, dadurch den Gang verlangsamen und die Atmung deutlich einschränken? Das klingt wie eine Last, die durch irgendeinen Nutzen aufgewogen werden müsste, wenn sie sich im evolutionären Prozess erhalten und verstärken sollte.

Genau das ist bei den Tieren geschehen, die sich im Laufe der Jahrmillionen zu Schildkröten entwickeln sollten. Ihre frühesten Vertreter sind für die Zeit vor circa 260 Millionen Jahren dokumentiert: Eunotosaurus africanus war allerdings ein Tier, das allenfalls an Schildkröten erinnert. Denn die Art zeigte zwar Eigenschaften, die wir von Schildkröten kennen, war aber "unfertig", wenn man so will: Ihr Panzer hatte sich erst in Ansätzen entwickelt, bot aber lange noch nicht den Nutzen, den der Schildkrötenpanzer seinen Trägern heute so offensichtlich bietet - er schützte nicht merklich.

Das wirft Fragen auf. Welchen Nutzen hatte dieser "halbe Panzer" denn dann für Eunotosaurus? Es muss ihn gegeben haben, sonst hätte sich diese neue Eigenschaft - Panzeraufbau ersetzt klassischen Rippen-Brustkorb - nicht durchgesetzt.

Ein internationales Forscherteam um Tyler R. Lyson vom Denver Museum of Nature and Science suchte nach einer Antwort auf diese Frage - und glaubt, sie gefunden zu haben: In der neuen Ausgabe der "Current Biology" stellt das Autorenteam die These auf, der Schildkrötenpanzer sei nicht als Schutzschild entstanden, sondern ursprünglich als "Grabungshilfe".

Der Nutzen, der den Nachteilen der Panzerausbildung gegenüberstand (Verlangsamung, schlechtere Atmung, Versteifung des Körpers), sei die Fähigkeit gewesen, kräftiger und effektiver graben zu können.

Eunotosaurus lebte wohl in selbst gegrabenen Erdhöhlen in einer Umwelt, die von großer Trockenheit geprägt war. In lockerer, feuchter Erde ist auch mit bloßen Händen gut graben, aber in trockener, harter Erde verlangt es nach harten Werkzeugen: Der versteifte Brustkorb, glauben die Forscher, hätte Eunotosaurus als harte Basis gedient, um besser und ohne Verwindungen mit den kräftigen Vorderbeinen buddeln zu können.

Der eigentliche Siegeszug des Konzepts Schildkrötenpanzer begann dann, als sich die einmal ausgeprägte Eigenschaft auch in anderer Hinsicht als nützlich erwies: Tiere mit kräftigem Panzer wurden weniger häufig gefressen. So setzte sich die Eigenschaft als Entwicklungstrend bald auch in anderen Biotopen, bei Tieren mit anderen Lebensweisen durch und verstärkte sich. Ein wenig so wie bei der Entwicklung der Feder, die auch erst anderen Zwecken gedient haben dürfte (Wärme, Brunft-Protzen und so weiter), bevor die Evolution ihren Nutzen für den Flug "entdeckte".

Das Kobus-Snyman-Exemplar von Eunotosaurus

Gabriel S. Bever

Eunotosaurus ist so etwas wie ein kleiner Star unter den Fossilien. Es war vor allem das nur etwa 15 Zentimeter durchmessende Exemplar, das im Jahr 2008 vom damals achtjährigen Kobus Snyman auf der Farm seines Vaters gefunden wurde, das die Forschung über die Herkunft der Schildkröten merklich voranbrachte. So gut wie vollständig erhalten (siehe Video) lieferte es Erkenntnisse, wie Schildkröten zu ihrem Panzer kamen (wenn auch noch nicht, warum).

Erst im vergangenen Jahr gelang durch den Vergleich mit Pappochelys rosinae seine eindeutige Zuordnung zu den Schildkröten-Vorfahren -mit Konsequenzen für deren Einordnung in den Stammbaum der Reptilien. Seitdem scheint klar, dass sich Schildkröten aus Leguan-ähnlichen Echsen entwickelten, die eine sukzessiv umfassendere Panzerung ausprägten. Die neue Studie liefert eine erste mögliche Erklärung dafür, warum das gelungen sein könnte.

Zum Autor
  • Frank Patalong ist seit 1999 bei SPIEGEL ONLINE, bis 2011 als Leiter des Ressorts Netzwelt. Fossilien seiner Arbeit finden sich aber auch in den Archiven der Wissenschaft, Kultur, Politik und anderer Ressorts, denen er heute als Autor zuarbeitet. An der Paläontologie fasziniert ihn, wie sie über den Umweg der Popkultur Interesse an wissenschaftlichen Themen weckt und wachhält.
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