DNA aus fossilen Eierschalen zeigt, wie ausgestorbene Elefantenvögel lebten

Madagaskars ausgestorbene Elefantenvögel – die größten Vögel, die je gelebt haben – erregen seit Hunderten von Jahren das öffentliche Interesse. Aufgrund großer Lücken im Skelettfossilienbestand ist wenig über sie bekannt.

Eine neue Studie, die heute in veröffentlicht wurde Naturkommunikation nutzten uralte Moleküle, die aus fossilen Eierschalen extrahiert wurden, um überraschende neue Einblicke in die Biologie dieser flugunfähigen Riesen zu gewinnen. Wie viele Arten gab es? Wo lebten sie? Was haben Sie gegessen?

Antworten auf diese Fragen tragen zu unserem Verständnis der Entstehung und des Verlusts von Arten bei, was heute besonders wichtig ist, da die globale Biodiversität weiterhin rapide abnimmt.

Erstaunlich große Vögel

Als Biodiversitäts-Hotspot ist der Inselstaat Madagaskar ein natürliches Reagenzglas für die Erforschung von Evolution und Aussterben. Die zahlreichen Arten der heute ausgestorbenen Megafauna, die einst dort umherstreiften, spielen eine Schlüsselrolle beim Verständnis dieser Prozesse.

Eine solche Gruppe waren die Elefantenvögel, über die seit ihrer ersten Beschreibung vor über 150 Jahren nur sehr wenig bekannt ist.

Neben Afrikas Strauß, Australiens Emu und Kasuar, Südamerikas Nandu und Neuseelands Moa und Kiwi waren die Elefantenvögel Madagaskars (oder Vorompatra in madagassischer Sprache) groß und flugunfähig Laufvögel. Sie starben vor etwa 1.000 Jahren aus, kurz nachdem Menschen Madagaskar zum ersten Mal besiedelt hatten.

Dies waren wirklich riesige Vögel, von denen einige über 700 kg wogen und bis zu 3 m hoch wurden. Ihre Eier mit einem Gewicht von 10 kg waren 150-mal so groß wie ein Hühnerei.

Elefantenvögel (Aepyornithiformes) sind seit Hunderten von Jahren Stoff für Legenden, wobei frühe Sichtungen möglicherweise der Ursprung des Fabelwesens sind, roc (oder rukh)und inspirierende Autoren wie H. G. Wells. Der britische Naturforscher David Attenborough interessierte sich ebenfalls besonders für Elefantenvögel und dokumentierte seine Suche nach Antworten über sein eigenes Elefantenvogelei in Attenborough und das Riesenei.

In den letzten Jahren wurde festgestellt, dass Elefantenvögel am engsten mit dem hühnergroßen Kiwivogel verwandt sind – ein Ergebnis, das unsere Sicht auf die Evolution der Vögel verändert hat.

Eine lückenhafte Bilanz

Dennoch wird immer noch darüber diskutiert, wie viele Arten von Elefantenvögeln es tatsächlich gab. Zu einer Zeit wurden 16 Arten basierend auf Unterschieden benannt, die zwischen Skelettfossilien gefunden wurden. In den 1960er Jahren sank diese Zahl auf sieben Arten, und die jüngste Überarbeitung klassifizierte Elefantenvögel in diese vier Arten. Aber warum die Kontroverse?

Obwohl diese Vögel vor relativ kurzer Zeit ausgestorben sind, ist der Fossilienbestand des Skeletts durch Zeit und Raum lückenhaft. Das Klima auf Madagaskar kann sehr heiß und feucht sein, was der Erhaltung biologischen Materials nicht förderlich ist.

Wenn Knochen unvollständig oder fragmentiert sind, kann es schwierig sein, verschiedene Arten voneinander zu unterscheiden – und manchmal bleiben Knochen überhaupt nicht erhalten, wie im hohen Norden von Madagaskar, wo Berichte über Eierschalen, aber keine Knochen vorliegen.

Moderne DNA-Technologie kann helfen, diese Barriere zu überwinden. Auf ähnliche Weise, wie wir Menschen identifizieren oder durch den Vergleich ihrer DNA feststellen können, wie sie miteinander verwandt sind, kann alte DNA aus Fossilien dabei helfen, unbekannte Exemplare zu identifizieren oder Beziehungen innerhalb und zwischen Arten aufzudecken.

Je mehr Unterschiede es zwischen der DNA zweier Organismen gibt, desto entfernter sind sie verwandt. Diese Unterschiede können dann verwendet werden, um abzuschätzen, wann sich Arten entwickelt haben, was Hinweise darauf gibt, wie und warum. Aber genau wie die Elefantenvogelknochen selbst ist auch die DNA in ihnen nicht gut erhalten.

Dicke und reichlich Eierschale

Hier kommt die Eierschale ins Spiel. Im Vergleich zu anderen Vögeln ist die Eierschale von Elefantenvögeln sehr dick, sodass die darin eingeschlossene DNA besser geschützt ist. Eierschalen sind auch viel häufiger als Knochen, mit Fragmenten, die dicht über die Strände entlang der Küste Madagaskars verstreut sind, wo diese Vögel vermutlich einst nisteten.

Zusätzlich zur Konservierung von DNA und Proteinen bewahrt die Eierschale „stabile Isotope“ -Signaturen, die mit denen von Pflanzen und Tieren aus der Umgebung abgeglichen werden können, um eine Vorstellung davon zu bekommen, was die Vögel gegessen und getrunken haben.

Physikalische Eigenschaften der Eierschale (wie Dicke und Porendichte) können auch Informationen über die Eigröße, die Vogelgröße, die Nistumgebung und das Nistverhalten liefern und können manchmal zur Unterscheidung zwischen Vogelgruppen verwendet werden.

Mit der Hilfe und Unterstützung madagassischer Einheimischer sammelte unser Team Hunderte von 1.000 Jahre alten fossilen Eierschalen aus ganz Madagaskar. Wir haben ihre Dicke, ihre Mikrostruktur (durch Mikro-CT-Scanning), DNA und Proteine ​​und ihre stabilen Isotope untersucht. Wir haben Hunderte von Eierschalenfragmenten gescreent, um 21 mit ausreichend DNA zu finden, um einen Stammbaum unter Verwendung von Eierschalen- und Knochenproben bekannter Identität zu rekonstruieren.

Eine mysteriöse Abstammung

Wir fanden heraus, dass es nicht so viele Arten von Elefantenvögeln gab wie bisher angenommen – es gab nur sehr geringe genetische Unterschiede zwischen den Exemplaren. Wir glauben, dass einige der Größen- und Formunterschiede, die in den Skelettfossilien zu sehen sind, nur Unterschiede zwischen Männchen und Weibchen sind und keine Unterschiede zwischen Arten. Unter Laufvögeln ist es üblich, dass Weibchen viel größer sind als Männchen – und das werden mit verschiedenen Arten verwechselt.

Noch überraschender ist jedoch, dass wir eine mysteriöse Eierschale aus dem hohen Norden Madagaskars identifizierten, die zu einer neuartigen Linie großer Elefantenvögel gehörte, die 230 kg wogen und 3 kg schwere Eier legten. Obwohl diese Vögel eng mit den Elefantenvögeln Zentralmadagaskars verwandt waren, waren sie genetisch verschieden und ernährten sich anders. Sie waren auch durch eine Entfernung von etwa 1.000 km und eine Höhe von 1,5 km voneinander getrennt.

Dies beweist, dass Elefantenvögel im hohen Norden Madagaskars lebten, wo noch nie Skelette gefunden wurden, ein Ergebnis, das an den Fund von erinnert ein neuer Hominide aus der DNA-Analyse eines unbekannten Fossils.

Dies waren nicht die einzigen unerwarteten Ergebnisse: Wir identifizierten auch potenzielle Ursachen für Speziation (Bildung neuer Arten) und extremen Gigantismus bei Elefantenvögeln. Als Madagaskar während der letzten Eiszeit trockener und kühler wurde, veränderte sich die Vegetation und Elefantenvögel haben sich möglicherweise an neue Nischen angepasst. Dies führte zur Evolution der größten Arten in einem schnellen und kurzen Zeitrahmen – innerhalb der letzten 1,4 Millionen Jahre, einem Bruchteil ihrer Evolutionsgeschichte.

Diese Ergebnisse zeigen, dass alte DNA aus Eierschalen ein vielversprechender Weg ist, um die Evolution ausgestorbener Vögel zu untersuchen. Es trägt zu unserem Verständnis der Biodiversität der Vergangenheit Madagaskars bei – ein wichtiger Schritt, um zu verstehen, wie seine einzigartigen Arten in Zukunft erhalten werden können.

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