Forscher entdecken 500 Millionen Jahre alten Weichtier-Vorfahren

Ein Forscherteam, darunter Wissenschaftler der Universität Oxford, hat eine erstaunliche Entdeckung einer neuen Weichtierart gemacht, die vor 500 Millionen Jahren lebte. Das neue Fossil, genannt Shishania aculeata, zeigt, dass die primitivsten Weichtiere flache, schalenlose Schnecken waren, die von einem schützenden Stachelpanzer umgeben waren. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft.

Die neue Art wurde in außergewöhnlich gut erhaltenen Fossilien aus der östlichen Provinz Yunnan im Süden Chinas gefunden, die aus einer geologischen Periode namens frühes Kambrium stammen, also vor etwa 514 Millionen Jahren. Die Exemplare von Shishania sind alle nur wenige Zentimeter lang und mit kleinen stacheligen Zapfen (Skleriten) aus Chitin bedeckt, einem Material, das auch in den Schalen heutiger Krabben, Insekten und einiger Pilze vorkommt.

Auf dem Kopf stehende Exemplare zeigen, dass der untere Teil des Tieres nackt war und einen muskulösen Fuß wie den einer Schnecke hatte, mit dem Shishania vor über einer halben Milliarde Jahren auf dem Meeresboden herumkroch. Anders als die meisten Weichtiere hatte Shishania keinen Panzer, der seinen Körper bedeckte, was darauf hindeutet, dass es sich um ein sehr frühes Stadium der Weichtierentwicklung handelt.

Die Formenvielfalt der heutigen Weichtiere ist schwindelerregend. Zu ihnen zählen Schnecken, Muscheln und sogar hochintelligente Gruppen wie Tintenfische und Kraken.

Diese Vielfalt an Weichtieren entwickelte sich vor langer Zeit sehr schnell, während eines Ereignisses, das als kambrische Explosion bekannt ist, als sich alle großen Tiergruppen schnell diversifizierten. Aufgrund dieser schnellen Periode des evolutionären Wandels sind nur wenige Fossilien erhalten geblieben, die die frühe Evolution der Weichtiere dokumentieren.

Der korrespondierende Autor, Associate Professor Luke Parry vom Department of Earth Sciences der Universität Oxford, sagte: „Der Versuch herauszufinden, wie der gemeinsame Vorfahre so unterschiedlicher Tiere wie Tintenfische und Austern aussah, ist eine große Herausforderung für Evolutionsbiologen und Paläontologen – eine Herausforderung, die nicht gelöst werden kann, wenn man nur heute lebende Arten untersucht.“

„Shishania gibt uns einen einzigartigen Einblick in eine Zeit der Weichtierentwicklung, für die wir nur sehr wenige Fossilien haben, und informiert uns darüber, dass die allerersten Weichtiervorfahren gepanzerte, stachelige Schnecken waren, bevor sich die Schalen entwickelten, die wir bei modernen Schnecken und Muscheln sehen.“

Da der Körper von Shishania sehr weich war und aus Geweben bestand, die normalerweise nicht in Fossilienfunden erhalten bleiben, war die Untersuchung der Exemplare eine Herausforderung, da viele von ihnen schlecht erhalten waren.

Der Erstautor Guangxu Zhang, ein frischgebackener Doktorand der Yunnan-Universität in China, der die Exemplare entdeckte, sagte: „Zuerst dachte ich, dass die Fossilien, die nur etwa so groß wie mein Daumen waren, nicht auffielen, aber unter der Lupe sah ich, dass sie seltsam, stachelig und völlig anders aussahen als alle anderen Fossilien, die ich gesehen hatte.“

„Ich nannte es zunächst ‚die Plastiktüte‘, weil es wie eine verrottende kleine Plastiktüte aussieht. Als ich weitere dieser Fossilien fand und sie im Labor analysierte, wurde mir klar, dass es sich um eine Molluske handelte.“

Außerordentlicher Professor Parry fügte hinzu: „Wir haben in den konischen Stacheln, die den Körper von Shishania bedecken, mikroskopische Details gefunden, die zeigen, wie sie im Leben abgesondert wurden. Diese Art von Informationen ist unglaublich selten, selbst bei außergewöhnlich gut erhaltenen Fossilien.“

Die Stacheln von Shishania weisen ein inneres Kanalsystem auf, das weniger als einen Hundertstel Millimeter im Durchmesser misst. Diese Merkmale zeigen, dass die Zapfen an ihrer Basis von Mikrovilli abgesondert wurden, winzigen Zellvorsprüngen, die die Oberfläche vergrößern, wie sie in unserem Darm die Nahrungsaufnahme unterstützen.

Diese Methode der Absonderung harter Körperteile ähnelt einem natürlichen 3D-Drucker und ermöglicht es vielen wirbellosen Tieren, harte Körperteile in den unterschiedlichsten Formen und Funktionen abzusondern – von der Verteidigung bis zur Erleichterung der Fortbewegung.

Harte Stacheln und Borsten kennt man bei einigen heutigen Weichtieren (wie etwa Käferschnecken), aber sie bestehen aus dem Mineral Kalziumkarbonat und nicht aus organischem Chitin wie bei Shishania. Ähnliche organische Chitinborsten findet man bei weniger bekannten Tiergruppen wie Brachiopoden und Bryozoen, die zusammen mit Weichtieren und Ringelwürmern (Regenwürmern und ihren Verwandten) die Gruppe Lophotrochozoa bilden.

Professor Parry fügte hinzu: „Shishania sagt uns, dass die Stacheln und Spiculae, die wir heute bei Käferschnecken und Aplacophora-Weichtieren sehen, sich tatsächlich aus organischen Skleriten wie denen der Ringelwürmer entwickelt haben. Diese Tiere unterscheiden sich heute sehr voneinander und Fossilien wie Shishania verraten uns, wie sie in ferner Vergangenheit aussahen, kurz nachdem sie sich von ihren gemeinsamen Vorfahren abgespalten hatten.“

Co-Autor Jakob Vinther von der University of Bristol sagte: „Heutige Weichtiere sind außerordentlich unterschiedlich und haben sich während der kambrischen Explosion sehr schnell diversifiziert, was bedeutet, dass es uns schwerfällt, ihre frühe Evolutionsgeschichte zu rekonstruieren. Wir wissen, dass der gemeinsame Vorfahre aller heute lebenden Weichtiere eine einzige Schale gehabt haben muss, und Shishania erzählt uns also von einer sehr frühen Zeit in der Evolution der Weichtiere, bevor sich eine Schale entwickelte.“

Co-Autorin Xiaoya Ma (Yunnan University und University of Exeter) sagte: „Diese neue Entdeckung unterstreicht die Schatzkammer früher Tierfossilien, die in den kambrischen Gesteinen der Provinz Yunnan erhalten sind. Weichkörpermollusken sind nur sehr begrenzt fossil belegt, und diese sehr seltenen Entdeckungen erzählen uns sehr viel über diese vielfältigen Tiere.“