Ein seltenes und fast vollständiges Fossil eines ausgestorbenen nordamerikanischen Stachelschweins half mir und meinen Kollegen, eine jahrzehntelange Debatte darüber zu lösen, wie sich das moderne nordamerikanische Stachelschwein aus seinen Vorfahren entwickelte.
Unser in Current Biology veröffentlichter Artikel argumentiert, dass die Vorfahren des nordamerikanischen Stachelschweins zwar 10 Millionen Jahre zurückreichen, aber erst etwa 8 Millionen Jahre später erkennbar wären.
Durch den Vergleich der Knochenstruktur nordamerikanischer und südamerikanischer Stachelschweine stellten wir fest, dass nordamerikanische Stachelschweine in diesen 8 Millionen Jahren immer noch unerwartet ihren Cousins ähnelten, den neotropischen Stachelschweinen, die heute im tropischen Mittel- und Südamerika leben.
Unsere Ergebnisse beschreiben den evolutionären Weg des nordamerikanischen Stachelschweins aus Südamerika – und lösen auch das Rätsel, warum es so schwierig war, seine Vorfahren aufzuspüren.
Ich bin Paläontologe und erforsche die versteinerten Knochen und Zähne ausgestorbener Tiere. Zusammen mit dem Museumskurator Jon Bloch habe ich einen Kurs erstellt, in dem wir die Knochenstruktur analysierten, um zu den Schlussfolgerungen unserer Studie zu gelangen.
Warum es wichtig ist
Das moderne nordamerikanische Stachelschwein hebt sich von seinen stacheligen Verwandten ab. Es hat einen kurzen Schwanz, einen Kiefer, der Baumrinde abkratzen kann, und wiegt zwischen 4,5 und 11,3 Kilogramm (10 bis 25 Pfund).
Obwohl sie eindeutig verwandt sind, unterscheiden sich neotropische Stachelschweine im Aussehen. Sie haben einen langen Schwanz, der die Beine umfasst, schwächere Kiefer und wiegen zwischen 0,68 und 4,5 kg (1,5 bis 10 Pfund).
DNA-Analysen moderner Tiere gehen davon aus, dass sich diese beiden Gruppen vor etwa 10 Millionen Jahren trennten.
Hier entsteht das Geheimnis. Die Fossilien nordamerikanischer Stachelschweine sind alle weniger als 1,8 Millionen Jahre alt. Mit anderen Worten: Es fehlten etwa 8,2 Millionen Jahre nordamerikanische Stachelschweinfossilien.
Alles, was den Forschern zur Verfügung stand, waren Teile von Kiefern und Schwänzen, die anscheinend neotropischen Stachelschweinen gehörten.
Zwei konkurrierende Hypothesen könnten diese Ähnlichkeit erklären.
Einige Wissenschaftler haben argumentiert, dass die Kiefer- und Schwanzfossilien der frühesten Vorfahren der nordamerikanischen Stachelschweine denen ihrer modernen Nachkommen ähnlicher sein sollten. Forscher, die diese Idee unterstützten, schlugen vor, dass der Fossilienbestand aus unerklärlichen Gründen unvollständig sei, es aber dennoch möglich sei, dass irgendwann einmal Fossilien entdeckt würden, die ihre Hypothese untermauern.
Andere Wissenschaftler haben vermutet, dass die primitiven Vorfahren des Stachelschweins ähnliche Kiefer und Schwänze wie die heutigen neotropischen Stachelschweine gehabt haben könnten. Die Vorfahren des nordamerikanischen Stachelschweins könnten in vorhandenen Fossilien verborgen sein, da sie allein anhand der Kiefer und Schwänze mit den Vorfahren des neotropischen Stachelschweins identisch zu sein scheinen. Nur neuere Fossilien würden charakteristische Merkmale aufweisen, denn dann traten diese Merkmale auf.
Diese Debatte dauert Jahrzehnte. Es war unmöglich, es mit den verfügbaren Fossilien zu lösen.
Wie wir unseren Job gemacht haben
Im Jahr 2005 entdeckten Forscher des Florida Museum of Natural History ein fast vollständiges Skelett eines 2 Millionen Jahre alten Stachelschweins in Nord-Zentral-Florida.
Das Fossil hatte einen langen Schwanz und keine nagenden Kiefer wie neotropische Stachelschweine. Aber es enthielt auch Dutzende zusätzlicher Knochen, die wir zur Lösung von Beziehungen nutzen konnten.
Um diese Beweise zu sammeln, mussten alle Knochen durchsucht, nach Hunderten winziger Details gesucht werden – wie der Form der Kämme oder den Grenzmustern auf den Knochen – und diese Details mit den Skeletten moderner amerikanischer und neotropischer Stachelschweine verglichen werden. Bloch und ich haben einen Kurs erstellt, in dem jeder Student einen Teil des Projekts übernommen hat.
Gemeinsam haben wir eine Liste mit knapp 150 informativen Details zusammengestellt. Obwohl das Exemplar einige ähnliche Merkmale wie neotropische Stachelschweine aufwies, stützten andere Beweise die Annahme, dass dieses Fossil ein engerer Verwandter nordamerikanischer Stachelschweine war.
Da dieses Stachelschwein wie seine neotropischen Verwandten einen Kiefer und einen Schwanz hatte, ist es wahrscheinlich, dass den meisten älteren Verwandten des nordamerikanischen Stachelschweins auch die charakteristischen Merkmale ihrer modernen Nachkommen fehlten.
Mit anderen Worten: Die Lösung des Rätsels liegt darin, dass die Fossilien nordamerikanischer Stachelschweine jung erscheinen, weil sich ihre kräftigen Kiefer und kürzeren Schwänze erst vor relativ kurzer Zeit entwickelt haben. Stachelschweine sahen während eines Großteils ihrer 10 Millionen Jahre alten Vorfahren anders aus als erwartet.
Der Research Brief ist ein kurzer Überblick über interessante wissenschaftliche Arbeiten.
Dieser Artikel wurde von The Conversation erneut veröffentlicht, einer unabhängigen, gemeinnützigen Nachrichtenorganisation, die Ihnen vertrauenswürdige Fakten und Analysen liefert, die Ihnen helfen, unsere komplexe Welt zu verstehen. Es wurde geschrieben von: Natasha S. Vitek, Stony Brook University (Staatliche Universität von New York)
Erfahren Sie mehr:
Natasha S. Vitek ist dem Florida Museum of Natural History angeschlossen, dem Museum, das die erste Ausgrabung und Freilegung des Fossils durchgeführt hat und in dem das Fossil aufbewahrt wird.