Ein internationales Team von Paläontologen hat bahnbrechende Details darüber enthüllt, wie sich das Wirbeltier-Leben auf seinen historischen Übergang vom Wasser zum Land vorbereitete, indem es den Schädel eines 380 Millionen Jahre alten Fischfossils aus der Antarktis scannte. Mithilfe fortschrittlicher Neutronentomographie untersuchten die Forscher den Hirnkasten von Koharalepis jarviki, einem großen Sarcopterygier, der während des Devon in Süßwasserflüssen lebte, und fanden überraschende anatomische Merkmale, die darauf hindeuten, dass die Art bereits Anpassungen für die Luftatmung entwickelte, obwohl sie noch vollständig aquatisch lebte.
Das Fossil, das einzige bekannte Exemplar seiner Art, stammt aus Süßwasserablagerungen in der Lashly-Mountains-Region der Antarktis. Das Forschungsteam unter Leitung von Corinne Mensforth von der Flinders University zusammen mit den Kollegen John Long, Joseph Bevitt vom Australian Centre for Neutron Scattering und Alice Clement veröffentlichte seine Ergebnisse in Frontiers in Ecology and Evolution. Die Neutronenbildgebungstechnik ermöglichte es ihnen, interne Strukturen des Schädels zu sehen, ohne das unersetzliche Exemplar zu beschädigen, und offenbarte Details, die seit der ursprünglichen Beschreibung des Fossils vor Jahrzehnten verborgen geblieben waren.
Zu den bedeutendsten Entdeckungen gehören Öffnungen im Schädel, von denen die Forscher annehmen, dass sie dem Fisch das Schnappen von Luft an der Oberfläche ermöglichten — ein Verhalten, das bei einigen modernen Fischarten in sauerstoffarmen Gewässern beobachtet wird. Das Team identifizierte außerdem Strukturen, die mit einem lichtempfindlichen Pinealorgan verbunden sind, das bei modernen Wirbeltieren zirkadiane Rhythmen und saisonale Verhaltensweisen reguliert. Das Vorhandensein dieses Organs in einer so gut entwickelten Form deutet darauf hin, dass Koharalepis jarviki wahrscheinlich nahe der Wasseroberfläche aktiv war, wo die Lichtdurchdringung am stärksten ist.
Koharalepis jarviki gehört zu den Tetrapodomorphen, jener Gruppe der Fleischflosser, die letztlich alle viergliedrigen Wirbeltiere hervorbrachte, darunter Amphibien, Reptilien, Vögel und Säugetiere. Die Abfolge anatomischer Veränderungen vor dem Wasser-Land-Übergang zu verstehen, gehört zu den zentralen Fragen der Evolutionsbiologie. Die neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass sich wichtige respiratorische und sensorische Anpassungen Millionen von Jahren entwickelten, bevor die ersten Wirbeltiere tatsächlich an Land krochen, was darauf hinweist, dass der Übergang ein weitaus allmählicherer Prozess war als bisher angenommen.
Die Entdeckung besitzt zusätzliche Bedeutung, da das Fossil aus gondwanischen Ablagerungen in der Antarktis stammt und zeigt, dass die evolutionäre Experimentierung hin zum Landleben gleichzeitig auf mehreren alten Kontinenten stattfand, anstatt auf eine einzige geografische Region beschränkt zu sein. Die Forscher stellten fest, dass die Antarktis im späten Devon viel näher am Äquator lag und ein warm-gemäßigtes Klima mit ausgedehnten Süßwasserflusssystemen aufwies. Die Studie eröffnet neue Wege zum Verständnis von Biodiversitätsmustern während einer der transformativsten Perioden in der Geschichte des Lebens auf der Erde.
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