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Ein uraltes insektenähnliches Meerestier mit einem fächerförmigen Schwanz und einem Panzer, der seinen Körper umgab, schwamm kopfüber und sah aus wie ein Taco – aber dieser Taco konnte zurückbeißen.
Neu entdeckte Fossilien des ausgestorbenen Arthropoden Odaraia alata gaben Wissenschaftlern kürzlich einen ersten Blick auf die kieferähnlichen Strukturen von Odaraia, die Mandibeln genannt werden. Diese kleinen, paarigen Fortsätze in der Nähe des Mundes beißen, halten und zerreißen Nahrung. Arthropoden mit diesen Mundwerkzeugen werden Mandibeln genannt.
Die frühesten Mandibeln entwickelten sich in den Ozeanen während des Kambriums (vor 541 bis 485,4 Millionen Jahren) und umfassen moderne Krebstiere, Insekten und Myriapoden wie Tausendfüßler und Tausendfüßler. Ganz gleich, ob sie zum Schneiden, Reißen oder Greifen verwendet werden, die Mandibeln helfen Arthropoden bei ihrer Arbeit, und die Mandibeln haben sich so erfolgreich diversifiziert, dass sie laut dem Royal Ontario Museum mittlerweile mehr als die Hälfte aller Tierarten ausmachen.
Die Identifizierung der Mandibeln in Odaraia löst ein seit langem bestehendes Rätsel darüber, wie die Kreatur ihre Mahlzeiten aufgenommen hat, und legt nahe, dass Odaraia zu den frühesten Mandibeln im Stammbaum der Arthropoden gehört, berichteten Forscher am 24. Juli in der Zeitschrift Proceedings of the Royal Society B: Biologische Wissenschaften.
Die Art wurde 1912 anhand von Fossilien beschrieben, die im Burgess-Schiefer von British Columbia, Kanada, in etwa 505 Millionen Jahre alten Gesteinen entdeckt wurden. Allerdings waren die Köpfe dieser Fossilien unvollständig. Wissenschaftler waren sich daher nicht sicher, ob Odaraia zu den Mandibulaten gehörte, da Kopfanhänge für die Klassifizierung ausgestorbener Arthropoden unerlässlich sind, sagte Alejandro Izquierdo-López, Hauptautor der Studie. Er führte seine Forschungen am Royal Ontario Museum durch, während er an der Abteilung für Ökologie und Evolutionsbiologie der University of Toronto promovierte.
Für diese neue Studie untersuchten Forscher etwa 150 Fossilien, die das Royal Ontario Museum während Expeditionen zwischen 1975 und 2000 gesammelt hatte. Bei den meisten Exemplaren handelte es sich um neues Material, das noch nicht in wissenschaftlichen Publikationen erschienen war, sagte Izquierdo-López.
„Zuvor waren nur wenige Exemplare veröffentlicht worden“, sagte er in einer E-Mail. „Wir hatten bei etwas mehr als 10 Exemplaren klare Mandibeln, was zeigt, wie schwierig es ist, sie konserviert zu finden! »
Die Studienautoren berichteten, dass bei anderen Odaraia-Exemplaren erhaltene Unterkiefer bisher nur durch Muskelnarben angedeutet worden seien. Odaraias neu entdeckte Mundwerkzeuge „sind kurze, kräftige Fortsätze mit einer Reihe von Zähnen“, fügte Izquierdo-López hinzu. „Es ist genau das, was wir von einem Unterkiefer erwarten.“ »
Ihre Entdeckung unterstreicht, dass neue Fossilien selbst für bekannte Arten immer noch voller Überraschungen sein können, sagte Dr. Joanna Wolfe, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung für organische und Evolutionsbiologie der Harvard University.
„Es ist wichtig, Arten, die wir bereits kennen, erneut zu betrachten. In diesem Fall hatten sie (die Autoren der Studie) viele neue Beweise“, sagte Wolfe. „Manchmal sind die Merkmale nur an einem einzigen Exemplar sichtbar, daher sollten sie immer untersucht werden. »
Pfotenhaare zum Beutefang
Odaraia war etwa 15 Zentimeter lang und beobachtete seinen Ozean mit großen Augen, die auf Stielen saßen. Sein Körper war in Dutzende Segmente unterteilt und hatte mehr als 30 Paar spindelförmiger Beine.
Bei der Muschel handelte es sich um eine sogenannte Taco-Muschel, einen röhrenförmigen Schild, der sich um Odaraias Körper faltete und seinen Kopf vorne und seinen Schwanz hinten hervorstehen ließ. Viele Arthropoden haben dieses Taco-ähnliche Merkmal, das als Muschelschale bekannt ist, „einschließlich lebender Arthropoden wie Ostrakoden (Samengarnelen) und Fächergarnelen“, sagte Wolfe.
Laut dem Royal Ontario Museum faltete sich die Muschel über Odaraias Gliedmaßen, was ihn möglicherweise daran hinderte, auf dem Meeresboden zu laufen. Stattdessen bewegte sich der Meeresinsekten-Taco wahrscheinlich auf die Art und Weise, wie es moderne Pfeilschwanzkrebse tun: indem er kopfüber schwamm.
Die Beine des Tieres wurden möglicherweise nicht zum Gehen verwendet, aber sie waren wahrscheinlich wichtig für den Nahrungsfang, wie die Beine kleiner kambrischer Meeresbewohner, sagten die Forscher. Als sie die Fossilien untersuchten, entdeckten sie steife haarartige Strukturen, sogenannte Setae, die die Beine des Tieres säumten. Diese winzigen Stacheln könnten Nahrung gefangen haben, so wie die Bartenreihen im Maul der Wale Meerwasser filtern und Plankton fangen.
„Wir glauben, dass sich die Stacheln zwischen den Beinen verflechten und ein Netz bilden könnten, das vorbeiziehende Beute fängt“, sagte Izquierdo-López.
Diese Art der Fütterung sei bei vielen modernen Krebstieren üblich, die über unterschiedliche Arten und Längen von Borsten verfügen, mit denen sie ihre Nahrung fangen, fügte Wolfe hinzu.
Weitere Geheimnisse rund um die Mandibeln
Ein Merkmal, das Wissenschaftler verwirrte und faszinierte, war noch nie zuvor bei kambrischen Tieren beobachtet worden: eine einzelne zahnartige Struktur zwischen Odaraias Mandibeln.
„Wir wissen immer noch nicht genau, was es ist, auch wenn wir es mit den heutigen Mandibeln vergleichen“, sagte Izquierdo-López. „Wir glauben jedoch, dass es wahrscheinlich zusammen mit den Mandibeln zum weiteren Kauen von Nahrungsmitteln verwendet wurde.“ Diese Struktur hat sich möglicherweise zu anderen ähnlichen Strukturen bei Tausendfüßlern oder Krabben entwickelt, aber wir können zum jetzigen Zeitpunkt nicht mehr sagen. »
Die Entdeckung weiterer Fossilien könnte die Funktion dieser Struktur klären und dabei helfen, andere ungewöhnliche Details über Odaraia aufzuklären, wie zum Beispiel die Existenz von drei kleinen Augen zwischen den beiden größeren. Frühere Studien haben diese lichtempfindlichen Organe kurz beschrieben, obwohl die Forscher die rudimentären Augen in ihren Scans nicht entdecken konnten.
„Wir konnten diese drei Augen in dieser Studie nicht sehr gut sehen, aber wir können ihre Anwesenheit nicht vollständig leugnen“, sagte Izquierdo-López. „Zukünftige Exemplare könnten einen noch komplexeren Kopf offenbaren als den, den wir heute haben. »
Mindy Weisberger ist eine Wissenschaftsautorin und Medienproduzentin, deren Arbeiten in den Zeitschriften Live Science, Scientific American und How It Works erschienen sind.
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