Sensationsfund in Polen: Fußspuren verraten älteste Landwirbeltiere

Ein kleiner Schritt für ein Tier, ein großer Schritt für die Natur: Ein neuer Fund erschüttert die bisherige Theorie, wie Wirbeltiere aus dem Ozean ans Land kamen. Der historische Wechsel fand früher statt, an einem anderen Ort - und evolutionär ganz anders als vermutet.

Es waren beeindruckende Riesen, die da in tropischer Hitze durchs Watt patschten: Bis zu zweieinhalb Meter lang waren die Tiere, die man sich vielleicht am ehesten wie eine Art Riesen-Salamander vorstellen kann - auch wenn wir über ihr Erscheinungsbild nichts konkretes wissen. Nicht weit entfernt vom Äquator, an der Südküste des Urkontinents Laurussia, wühlten sie vor 395 Millionen Jahren durchs flache und warme Lagunenwasser des Ozeans mit seinen wechselnden Gezeiten. Ein Bein vor das andere setzend suchten sie nach verendeten und von der Flut angespülten Meeresbewohnern.

Die Tiere haben Spuren hinterlassen, die Forscher nun in einem Steinbruch im Heiligkreuzgebirge im Südosten Polens entdeckt haben. Der Fund hat das Potential, die Paläontologie zu revolutionieren. Denn die Abrücke aus dem Örtchen Zachelmie legen nahe, dass der Übergang der Wirbeltiere vom Wasser aufs Festland ganz anders abgelaufen ist, als Wissenschaftler bisher vermuteten. In der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Nature" stellen Per Ahlberg von der Universität im schwedischen Uppsala und mehrere polnische Forscher ihre Erkenntnisse dazu vor.

"Sie konnten laufen und schwimmen"

Die Funde würden eine "radikale Neubewertung" des Wechsels vom Fisch zum Landtier nötig machen, schreiben die Wissenschaftler. "Die Tiere konnten auf dem trockenen Land laufen, sie konnten aber auch schwimmen", beschreibt Marek Narkiewicz vom Polnischen Geologie-Institut in Warschau im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE die Spuren. Er und seine Ehefrau Katarzyna sind Co-Autoren des "Nature"-Artikels.

Ein Dutzend Fährten haben die Wissenschaftler im Sedimentgestein nachgewiesen. Schleifspuren schwerer Körper finden sich nicht - vielleicht auch, weil ein Teil des Gewichts der Tiere noch vom flachen Wasser getragen wurde. Die uralten Strandläufer waren jedenfalls beeindruckend groß. Aus den Maßen der Abdrücke haben die Forscher errechnet, dass manche Tiere knapp einen halben Meter lang waren, einige aber auch bis zu zweieinhalb Meter.

Überreste der Körper konnten die Wissenschaftler indes nicht bergen. "Wir suchen noch immer nach Skelettmaterial", sagt Narkiewicz. Wahrscheinlich seien verstorbene Tiere im sauerstoffreichen und flachen Wattwasser aber einfach verrottet. "Ich konnte auch keine Spuren höherer Pflanzen nachweisen, nur ein paar Algen", erklärt der Forscher.

Mehrfacher Sprung aufs Land

"Die Entdeckung dieser Spuren ist von unschätzbarem Wert für die Erforschung der frühesten Tetrapoden", sagt Florian Witzmann vom Museum für Naturkunde in Berlin im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. "Man kann hier durchaus von einer Sensation in der Paläontologie sprechen." Die beiden Franzosen Philippe Janvier und Gaël Clément vom Französischen Nationalmuseum für Naturgeschichte nennen die Funde in einem Kommentar in der aktuellen Ausgabe von "Nature" eine "atemberaubende Entdeckung", die das Verständnis der Herkunft früher Tetrapoden "dramatisch verändern" werde.

Klar ist: Das Leben wagte gleich mehrere Male den Sprung vom Wasser aufs Land. So machten sich Einzeller, Pilze, Pflanzen, Wirbellose und schließlich die Wirbeltiere auf den Weg ins Trockene. Bei den Abdrücken aus dem polnischen Steinbruch handelt es sich um den Wechsel der Wirbeltiere auf - mehr oder weniger - festen Boden. Ein Schritt, der auch für uns Menschen bedeutsam ist, denn auch wir sind Tetrapoden - Landwirbeltiere. Zusammen mit geschätzten weiteren 26.700 Arten.

Entscheidende Veränderungen passierten bereits im Wasser

Bisher galten Fische wie Panderichthys ( gefunden in Lettland und rund 380 Millionen Jahre alt, viele Datierungen aus dieser Zeit kommen allerdings mit großen Unsicherheitsmargen daher) und Tiktaalik ( gefunden im Norden von Kanada und rund 375 Millionen Jahre alt) als unmittelbare Vorfahren der Tetrapoden. Die Gliedmaßen dieser Tiere endeten aber noch in sogenannten Flossenstrahlen, nicht in vollständig entwickelten Fingern. Allerdings konnten die flachköpfigen Fische mit dem langen Schwanz zumindest einen Teil des Körpergewichts mit ihren Brustflossen abstützen.

Den wundersamen Fischen folgten nach einigen Millionen Jahren die Tetrapoden - so jedenfalls war die bisherige Meinung der Wissenschaftler. Funde schienen das zu belegen: Anfang der dreißiger Jahre des vergangenen Jahrhunderts hatte der schwedische Forscher Gunnar Säve-Söderbergh in Grönland den Ichthyostega entdeckt. Das war ein rund 365 Millionen Jahre alter Tetrapode mit - vermutlich - sieben Zehen an jedem Bein. Später wurde dann ebenfalls in Grönland der ähnlich alte Acanthostega gefunden, der sogar über acht Zehen verfügte. Vom Körperbau war er allerdings etwas weniger weit entwickelt. Er hätte sein eigenes Gewicht wohl noch nicht einmal für kurze Zeit selbst tragen können, hatte aber schon die für Landbewohner typischen Beiß- und Fresstechniken.

In den vergangenen Jahren sind sich Forscher immer mehr darüber klar geworden, dass die für den Landgang notwendigen Extremitäten sich bereits im Wasser entwickelten. So konnten die Tiere zum Beispiel durch dicht bewachsene Küstensümpfe waten. Die ersten Landgänger robbten also nicht ans Ufer, sie schritten bereits auf den schlammigen Boden - auf vier Füßen. Auch ihre Lungen waren schon gut entwickelt.

Als einer der ältesten bekannten Landgänger gilt ein Fossil namens Elginerpeton, das rund 375 Millionen Jahre alt ist und in Schottland geborgen wurde. Der Fund stammt eigentlich aus dem 19. Jahrhundert, doch erst der Schwede Ahlberg, der nun auch die Spuren aus dem Steinbruch von Zachelmie vorstellt, erkannte seine Bedeutung. Auch an der Entdeckung des 365 Millionen Jahre alten Tetrapoden-Fossils Ventastega curonica in Lettland im Jahr 2008 war der Forscher beteiligt, sein Wort hat in der Szene also Gewicht.

Zehn Millionen Jahre gemeinsam

Die neuen Fußabdrücke aus dem polnischen Uferschlick legen nach Ansicht Ahlbergs nun nahe, dass der evolutionäre Sprung aus dem Wasser nicht wie bisher vermutet plötzlich stattfand. Fische mit Flossen und frühe Tetrapoden mit Gliedmaßen existierten demnach längere Zeit gemeinsam. Doch nicht nur das. Die Abdrücke zeugen auch von Tieren, die deutlich älter sind als die bisher bekannten Exemplare. Es geht um rund zehn Millionen Jahre im Fall der Fische und sogar um rund 18 Millionen im Fall der ältesten bisher bekannten Tetrapoden. Während dieser Phase müssen zahlreiche Vertreter aus beiden Lagern die Erde bevölkert haben - ohne, dass eine Spur von ihnen erhalten geblieben ist.

Und der Fund erschüttert die bisherigen Annahmen der Forschung noch weiter: Wo genau der Übergang aufs Land stattfand, bieten die polnischen Spuren ganz neue Antworten. Bisher gingen die meisten Forscher davon aus, dass pflanzenbewachsene Flussufer oder zeitweise überspülte Waldgebiete die wahrscheinlichsten Orte für den historischen Schritt waren. Das hatten zum Beispiel die Fossilienfunde aus Grönland nahegelegt. Doch der Fund von Zachelmie kündet von einer Wattlandschaft am Ozeanrand.