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Streiflichter


Studium Integrale Journal
13. Jahrgang / Heft 1 - Mai 2006
Seite 45 - 52





Für die meisten Objekte im Sonnensystem sind Kraterzählungen die einzige Möglichkeit für eine Altersschätzung, da von ihnen lediglich Bilder vorliegen und bislang keine Gesteinsproben entnommen werden konnten. Die Kraterdichte (Anzahl Krater pro Flächeneinheit) wird mit Hilfe von Annahmen bezüglich Einschlagwahrscheinlichkeiten und Größenverteilung in ein Oberflächenalter umgerechnet.

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Abb.1: Pwyll, mit 26 km Durchmesser einer der größten Krater auf dem Jupitermond Europa. (NASA 1997)

Zwar ist bekannt, daß es auch Sekundärkrater gibt, die vom Aufwurfsmaterial eines Kometen- oder Meteoriteneinschlages gebildet werden, aber in der Regel ist die Kraterdichte so hoch, daß Primär- und Sekundärkrater nicht zu unterscheiden sind. Anders ist dies jedoch bei Europa, dem Eismond des Jupiters (vgl. Abb. 1). Es gibt nur wenige Einschlagkrater. Dies wird als Hinweis gewertet, daß die Eisdecke relativ jung ist bzw. ständig erneuert wird. Wichtiger ist jedoch, daß die geringe Kraterdichte es ermöglicht, die Sekundärkrater, die infolge eines Einschlags entstanden sind, eindeutig zu identifizieren.

Eine detaillierte Untersuchung zu Sekundärkratern auf Europa wurde von Bierhaus et al. (2005) durchgeführt. In Nature Letters berichten die Autoren, daß ein überraschend hoher Anteil von mindestens 95% aller Krater unter 1 km Größe Sekundärkrater sind. Frühere Schätzungen lagen eher bei wenigen Prozentpunkten. Dies impliziert, daß die große Kraterdichte auf dem Mond oder dem Mars durch weitaus weniger Einschläge entstanden sein kann als bislang angenommen. Die Autoren können sich sogar vorstellen, daß eine hohe Kraterdichte vor nicht allzu langer Zeit durch einen einzigen Einschlag entstanden sein könnte. Sie schätzen, daß ein einziger Einschlag eines 10 km großen Objektes bis zu 10 Millionen Sekundärkrater zwischen 10 und 100 m verursachen kann.

Altersbestimmungen und Einschlaghäufigkeiten, die direkt auf Kraterzählungen beruhen, sind damit sehr fragwürdig geworden. Wenn nur die größeren Krater als Primärkrater verwendet werden können, gibt es so wenige, daß es kaum mehr möglich ist, statistisch relevante Aussagen zu machen. Auch hat dies Auswirkungen auf Berechnungen, wie häufig die Erde von Objekten einer bestimmen Größe getroffen wird.

PK

[Bierhaus EB, Chapman CR & Merline WJ (2005) Secondary craters on Europa and implications for cratered surfaces. Nature Letters 437, 1125.]


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Die meisten Meteoriten (Gesteinsbrocken aus dem All) enthalten Hinweise auf hochenergetische Ereignisse in der Vergangenheit. Chondrulen, mm-große Kügelchen aus geschmolzenen Silikaten, spielen eine Schlüsselrolle zum besseren Verständnis dieser Ereignisse.

Bislang wurde generell angenommen, daß diese Chondrulen in der frühen Phase der Entstehung des Sonnensystems bei mehrmaligem Erhitzen durch die Kompression in Stoßwellen entstanden sind. Wäre dies der Fall, würde man sowohl sehr hohe radiometrische Alter als auch Überlagerungen von Chondrulen erwarten. Letzteres, weil schon früher gebildete Chondrulen immer wieder teilweise erneut geschmolzen und gefroren sein würden.

Krot et al. (2005) berichten nun in Nature Letters von Chondrulen, die eindeutig jüngeren Datums sind und bei denen auch die Überlagerungen fehlen. Die Autoren kommen zu dem Schluß, daß diese Chondrulen unmöglich in der primordialen Gaswolke gebildet sein konnten. Stattdessen werten sie den Befund als Hinweis auf Kollisionen im Asteroidengürtel. Aus den zur Bildung der Chondrulen benötigten extremen Druck- und Temperaturbedingungen leiten die Autoren weiter ab, daß es im Asteroidengürtel zum Zeitpunkt der Entstehung der Chondrulen Körper in der Größe von Mars gegeben haben muß. Gegenwärtig gibt es keine solchen Objekte im Asteroidengürtel.

Die Chondrulen sind damit ein indirekter Hinweis, daß der Asteroidengürtel früher viel größere Objekte enthalten haben muß. Diese wären dann später durch Resonanzen mit Jupiter und Saturn aus dem Asteroidengürtel entfernt worden.

PK

[Krot AN, Amelin Y, Cassen P & Meibom A (2005) Young Chondrules in CB Chondrites from a giant impact in the early Solar System. Nature Letters, 436, 989.]


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Eine der markantesten Diskontinuitäten in der Fossilüberlieferung bildet der Übergang vom Präkambrium zum Unterkambrium. In einem 2004 veröffentlichten umfangreichen Überblickswerk plädierte der Paläontologe James Valentine für die „Echtheit“ der sogenannten „kambrischen Explosion“. Das heißt, er führt das plötzliche Auftreten zahlreicher ausdifferenzierter verschiedenster Tierstämme innerhalb einer kurzen Zeitspanne nicht auf eine allzu lückenhafte Fossilüberlieferung zurück, sondern vertritt die Auffassung, daß die Entstehung der Tierstämme tatsächlich in geologisch sehr kurzer Zeit vor sich gegangen ist. Allerdings gibt es über die Gründe des plötzlichen fossilen Erscheinens im Kambrium auch andere Auffassungen unter den Paläontologen; der Befund selber aber ist wenig umstritten.

In einer Ende 2005 in Science veröffentlichten Studie kommt ein Team von der University of Wisconsin (Rokas et al. 2005) nun aufgrund von Sequenzvergleichen von 12.060 Amniosäuren, die von 50 Genen codiert werden, ebenfalls zum Ergebnis, daß die kambrische Explosion echt ist. 16 Arten von 9 Stämmen wurden in die Untersuchung einbezogen; darunter sind einige Tierstämme, die bei bisherigen ähnlichen Studien noch nicht angemessen berücksichtigt worden waren, schreiben Jermiin et al. (2005) in einem Kommentar. Rokas et al. untersuchten eingehend, ob ihr Befund das Ergebnis von Analyse-Artefakten sein könnte. Sie konnten dabei ausschließen bzw. unwahrscheinlich machen, daß Faktoren wie Konvergenz, „Spitzbuben“-Sequenzen (d.h., solche, die je nach Analysemethode an verschiedene Stellen des Baumes „springen“), heterogene Zusammensetzung des Datensatzes, fehlende oder schlecht ausgewählte Daten sowie Sättigung mit Mutationen die phylogenetische Hypothese beeinträchtigten.

Die Autoren schreiben in der Zusammenfassung ihres Artikels: „Trotz des Ausmaßes und der Breite der analysierten Daten bleiben die Verwandtschaftsbeziehungen der meisten Metazoen (Vielzeller-) Stämme unaufgelöst.“ Das heißt: Das Aufzweigungsmuster ist buschig, es gibt viele Polytomien, d. h. mehrere „gleichzeitige“ Verzweigungen. Rokas et al. sprechen von einer in der Zeit gestauchten Radiation. Dies ist in Übereinstimmung mit dem oben geschilderten paläontologischen Befund. Frühe molekulare Studien hatten z. T. sehr verschiedene Ergebnisse erbracht (Überblick bis 2000 siehe Junker 2001), mit Tendenz zu deutlich früheren Abspaltungszeitpunkten und einer zeitlichen Streckung der Aufzweigungen. Die Ergebnisse von Rokas et al. sprechen dagegen für zwei kurz hintereinander erfolgte Episoden mehrfacher Aufzweigungen.

Den Kommentatoren Jermiin et al. (2005) scheint dieses Ergebnis Unbehagen zu bereiten. Auf die Frage, ob der „Big Bang“ der Tierevolution real sei, antworten sie, daß die Bejahung dieser Frage vielleicht mit mehr Daten oder durch andere Analysemethoden vermieden werden könne. Seltsamerweise fragen sie auch, ob die Studie von Rokas et al. ignoriert werden sollte, verneinen dies aber mit Blick auf den großen Umfang der zugrundeliegenden Daten. Die Möglichkeit, daß auch molekulare Daten einen „Big Bang“ nahelegen, wollen sie letztlich nicht ausschließen. Dagegen unterstreicht Devitt (2005) in einer Pressemitteilung der University of Wisconsin die Schlußfolgerung von Rokas et al., daß der Familien-„Baum“ buschig aussieht und spricht von rasend schneller Evolution („frenetic bursts of evolution“). Es sei schwierig, evolutionäre Ereignisse zu unterscheiden, trotz großer Datenmengen („boatloads of data“).

Sollten sich diese Deutungen weiter bestätigen, hätte dies zwei Konsequenzen: Eine Reihe von Mutmaßungen, wonach die kambrische Explosion ein Artefakt sei, würde sich weitgehend erübrigen. Die kambrische Explosion wäre echt. Damit aber würde sich die Frage nach den Mechanismen unabweisbar und erneut mit aller Schärfe stellen.

RJ

[Devitt T (2005) New study shows animal family tree looking bushy in places.www.news.wisc.edu/11974.html; Jermiin LS, Poladian L & Charleston MA (2005) Is the „big bang“ in animal evolution real? Science 310, 1910-1911; Junker R (2001) Das Präkambrium/Kambrium-Problem: Molekulare Uhren und Fossilien. Stud. Int. J. 8, 83-85; Rokas A, Krüger D & Carroll SB (2005) Animal evolution and the molecular signature of radiations compressed in time. Science 310, 1933-1938; Valentine JW (2004) On the origin of phyla. Chicago and London.]


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Stephen Jay Gould beschreibt in seinem Buch „Zufall Mensch“ (Gould 1991) die erstaunliche Vielfalt der kambrischen Tiere. Viele von ihnen lassen sich nur schwer den heute bekannten Tierstämmen zuordnen. Gould beschreibt unter den Fossilien des Burgess-Schiefers in Britisch-Kolumbien (Kanada) 20 neue Tierstämme mit großen Bauplan-Unterschieden, die er als „irre Wundertiere“ bezeichnet; die äußerst vielgestaltigen Arthropoden nennt er „einzigartige Gliederfüßer“ mit einem „Maximum an anatomisch leistungsfähigen Möglichkeiten“. Seiner Meinung nach übertreffen die Burgess-Fossilien „wahrscheinlich das gesamte Spektrum des wirbellosen Lebens in den heutigen Ozeanen“. Andere Paläontologen sind zurückhaltender. Sie meinen, daß das damalige Tierspektrum nicht so groß war wie Gould annimmt und kritisieren die Aufstellung so zahlreicher neuer Tierstämme. Doch wie immer man diese Funde auch taxonomisch einordnet, es ändert nichts an der erstaunlichen Verschiedenartigkeit kambrischer Tiergestalten. Die hauptsächlichen Unterschiede zwischen den Bauplänen der Tierwelt waren damit von Beginn der dokumentierten Fossilüberlieferung vielzelliger Organismen bereits vorhanden.

Schon Darwin hatte diese Vielfalt der kambrischen Fossilien als Problem für seine Theorie vermerkt. In einer aktuellen Monographie stellt Valentine (2004) fest, daß sich diese markante Diskontinuität seither durch viele Forschungen bestätigt hat. Es finden sich kaum Fossilien, die die verschiedenen Stämme miteinander verbinden, aber auch diese wenigen Ausnahmen eignen sich nicht als evolutionäre Übergangsformen. Der Grund dafür ist, daß einzelnen verbindenden Merkmalen solcher Formen Merkmalskomplexe gegenüberstehen, die eine Übergangsstellung ausschließen.

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Abb.1: Vetustovermis. (Aus Chen et al. 2005; Abdruck mit freundlicher Gemehmigung von J. Y. Chen)

Im Herbst 2005 untersuchten Chen et al. neue Fossilien eines dieser rätselhaften Tiere aus dem unteren Kambrium. Die 5-10 cm große Gattung Vetustovermis (Abb. 1) war bereits 1979 von Glaessner als Ringelwurm oder Gliederfüßer beschrieben worden. Die neuen anatomischen Untersuchungen bestätigen diese Zuordnung jedoch nicht. Merkmale im Bau ähneln demnach anderen Gruppen wie modernen Plattwürmern, Nemertinen und Mollusken (Weichtieren). Die pelagische nacktschneckenartige Form, der ventrale (bauchseitige) Fuß und der Kopf mit Augen und Tentakeln stellt das Tier in die Nähe von Mollusken, doch kommen einige dieser Merkmale auch bei anderen Tiergruppen vor. Der ausdifferenzierte Kopf ist bei Mollusken sonst erst bei einem „höheren“ evolutionären Level (Conchifera, Schalenweichtiere) bekannt. Anstelle von Kammkiemen, die bei Mollusken sonst ausgebildet sind, sind die Kiemen bei Vetustovermis stabartig. Das komplette Merkmalsmosaik dieses auf 525 Millionen Jahre datierten Weichkörper-Tiers paßt insgesamt zu keiner anderen bekannten heute lebenden oder ausgestorbenen Tiergruppe, stellen Chen et al. (2005) fest. Nach ihrer Auffassung respräsentiert dieses Tier eine unabhängige Evolutionslinie.

Damit aber müssen viele Merkmale von Vetustovermis als konvergent gewertet werden. Das Tier ist wie viele andere ausgeprägt baukastenartig „zusammengesetzt“ – eine evolutionstheoretisch unerwartete Konstellation, die die Aufstellung von Stammbäumen erschwert. Dies äußert sich konkret bei Vetustovermis darin, daß trotz Ählichkeiten zu anderen Tiergruppen eine eigene unabhängige Evolutionslinie angenommen werden muß, weil das gesamte Merkmalsspektrum eine Positionierung in den bisherigen hypothetischen Stammbaum verhindert. Der Ursprung dieser Linie liegt aber ebenso im Dunkeln wie die Linien der anderen kambrischen Gruppen (Valentine 2004).

RJ

[Chen JY, Huang DY & Bottjer DJ (2005) An Early Cambrian problematic fossil: Vetustovermis and its possible affinities. Proc. R. Soc. Biol. Sci. 272, 2003-2007; Gould SJ (1991) Zufall Mensch. München; Valentine JW (2004) On the origin of phyla. Chicago and London]


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Vor kurzem gelangte ein zehntes Exemplar des berühmten „Urvogels“ Archaeopteryx aus den Schubladen eines Sammlers in die Hände der Wissenschaftler. Es stammt wie alle anderen Archaeopteryx-Fossilien aus den Solnhofener Plattenkalken; der genaue Fundort ist jedoch unbekannt. Ende Dezember 2005 publizierten Gerald Mayr und Mitarbeiter vom Frankfurter Forschungsinstitut Senckenberg einige anatomische Details über den neuen Fund. Das neue Exemplar ist sehr gut erhalten und läßt einige Merkmale erkennen, die bei den bisherigen Funden nicht oder nur schwer erkennbar waren, und zwar vor allem im Bau der Füße und des Schädels. Dabei zeigen sich einige typische Merkmale theropoder Dinosaurier (kleine zweibeinige Raubdinosaurier). So weist ein Teil des Gaumenknochens, das Palatinum, vier statt drei Fortsätze auf – ein Reptilmerkmal. Die Hinterzehen des Fußes sind nicht vogeltypisch nach hinten gerichtet, sondern zur Seite. Deren Lage war bisher unklar und umstritten gewesen. Daß Archaeopteryx nicht den typischen Vogel-Greiffuß hatte, war an den bisherigen Funden jedoch bereits erkennbar. Neu ist auch die Entdeckung, daß die zweite Zehe als kräftige Kralle ausgebildet war, die weit nach oben überdehnt werden konnte – eine Ausprägung, die von Dinsoauriern wie Deinonychus („Schreckenskralle“) bekannt ist. Allerdings ist diese Kralle beim Urvogel verhältnismäßig klein. Aufgrund der Fußmerkmale vermuten Mayr et al. (2005), daß Archaeopteryx sich nur gelegentlich im Geäst fortbewegte. Die Lebensweise des Urvogels ist laut Chiappe & Dyke (2002, 97) stark umstritten. Viele Körpermerkmale und vor allem der Besitz „moderner“ Federn sprechen dafür, daß er ein aktiver, wenn auch kein guter Flieger war. Ein Start vom Boden aus betrachten viele jedoch als unwahrscheinlich, was wiederum indirekt für Aufenthalte im Geäst spricht, von wo aus ein Flugstart leichter möglich wäre. Kein Wunder, daß Witmer (2002, 16) feststellte: „Despite numerous studies, even the basic lifestyle of Archaeopteryx is disputed.“ Das neue Exemplar scheint die Unklarheiten diesbezüglich nicht beseitigen zu können. „Radikal neu“ seien diese Merkmale bei Archaeopteryx nicht, meint Stokstad (2005) in einem Kommentar, doch die neu erkennbaren Merkmale verbreitern die Gemeinsamkeiten zwischen dem Urvogel und den Theropoden-Dinosauriern. Andererseits sprechen nach Mayr et al. das Fehlen eines vogeltypischen Gaumens und des vogeltypischen Fußes und der Besitz der nach oben überdehnbaren zweiten Zehe gegen eine Monophylie von Archaeopteryx und der anderen Vögel. Eine von ihnen durchgeführte cladistische Analyse stellt Archaeopteryx zusammen mit der viel jüngeren Gattung Rahonavis aus der Oberkreide in einen Ast außerhalb von den anderen kreidezeitlichen Vögeln. Zur stammesgeschichtlichen Stellung von Archaeopteryx wird es wohl ebenso wie zu seiner Lebensweise noch viel Diskussionsbedarf geben. Sein besonderes Merkmalsmosaik könnte auch Ausdruck einer speziellen Lebensweise sein, die noch nicht richtig verstanden ist.

RJ

[Chiappe LM & Dyke GJ (2002) The mesozoic radiation of birds. Annu. Rev. Ecol. Syst. 33, 91-124; Mayr G, Pohl B & Peters S (2005) A well-preserved Archaeopteryx specimen with theropod features. Science 310, 1483-1486; Stokstad E (2005) Best Archaeopteryx fossil so far ruffles a few feathers. Science 310, 1418-1419; Witmer LM (2002) The debate on avian ancestry: phylogeny, function, and fossils. In: Chiappe LM & Witmer LM (eds) Mesozoic birds: Above the heads of dinosaurs. Berkeley, Los Angeles, London, pp 3-30.]


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Abb.1: Narwale (Monodon monoceros) mit ihrem typischen, auffällig vergrößerten Vorderzahn. Martin Nweeia und sein Team haben den auffälligen Zahn genauer untersucht und Hinweise gefunden, daß er seinem Träger als Sensor dient. (© Glenn Williams; mit freundlicher Genehmigung von M. Nweeia)

Narwale (Monodon monoceros) sind mit ihrem bis zu 3 m langen Stoßzahn auffällige Vertreter der Wale (Cetaceae). Sie bilden zusammen mit den Beluga die Familie der Gründelwale (Monodontidae, Unterordnung Zahnwale, Odontoceti). Einer der beiden Vorderzähne (typischerweise der linke) wächst bei Männchen aus dem Oberkiefer durch die Lippe nach vorne. Der Stoßzahn ist linksgängig verdreht, und die Autoren des unten genannten Berichts sehen in ihm ein „evolutionäres Geheimnis“, das sich vielen bekannten Prinzipien der Säugetierzähne widersetzt. Sollten sich die nachfolgend beschriebenen Befunde und Vermutungen bestätigen, stellt der Stoßzahn der Narwale eine einzigartige Struktur dar, für die sich in der Natur keine vergleichbaren Beispiele finden. Jedenfalls sind die Zahnform und die funktionelle Anpassung einzigartig.

Über die Funktion und den Aufbau dieser Stoßzähne liegen bisher erst wenige Daten und aussagekräftige Untersuchungen vor.

Die Harvard School of Dental Medicine hat jetzt in einer Mitteilung (http://web.med.harvard.edu/...) bekannt gegeben, daß es einem Team um Martin Nweeia gelungen sei, das Geheimnis des Stoßzahns des „schwimmenden Einhorns“ zu lüften. Sie konnten zeigen, daß der Stoßzahn ein hydrodynamisch sensibles System darstellt. Zehn Millionen feinster Nervenstränge zweigen von einem zentralen Nervenstrang ab und enden auf der Zahnoberfläche. Der robuste und harte Zahn erscheint im Licht der neuen Erkenntnisse eher als eine Membran mit hochempfindlicher Oberfläche; diese ermöglicht es dem Narwal, Informationen über Wassertemperatur, Druck und die Dichte zu gewinnen. Die Wale könnten mit Hilfe dieser Sensoren Änderungen im Salzgehalt des sie umgebenden Wassers feststellen. Sie werden so zu einer wichtigen Orientierungshilfe in einem Lebensraum, in dem sich die Wasseroberfläche durch Vereisung in eine unüberwindbare und damit tödliche Grenzfläche verwandeln kann. Auch bei der Nahrungssuche (Fische, Kopffüßer, Krebstiere) sind die entsprechenden Informationen hilfreich. In dem Stoßzahn hat der Narwal somit auch einen Tastsinn, was mit den bereits früher beschriebenen Beobachtungen im Zusammenhang stehen könnte, daß Narwale sich mit ihren Stoßzähnen berühren und diese aneinander reiben. Aufgrund der Sensibilität der Oberfläche des Stoßzahns für Berührungsreize erfahren die Narwale einzigartige Empfindungen.

Mit einem interdisziplinär zusammengesetzten Team versucht Nweeia nun Fragen anzugehen, wie etwa: Warum durchbricht der Stoßzahn die Regeln einer normalen Entwicklung durch die Ausprägung von Millionen von Nervenkanälen, die sein Nervensystem mit der kalten arktischen Umgebung in Kontakt bringen? Die Wissenschaftler hoffen, daß sie aufgrund der bisherigen Erkenntnisse neue Experimente konzipieren können, um das einzigartige und unverstandene Verhalten dieser außergewöhnlichen Wale zu beschreiben.

Die besondere Struktur und Funktion des Stoßzahns der Narwale erschwert bisher ein Verständnis. Ein Befund, der ohne erkennbare evolutionäre Zusammenhänge auftaucht und in Staunen versetzt! Man darf auf weitere Details über den auffällig bezahnten Geheimnisträger gespannt sein.

HB

[http://ngnews.com/news/2004/04/0413_040413_narwhalwhales_2.html; www.narwhal.org; www.hsdm.harvard.edu/asp-html/research-projects.html]


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Die meisten Schmetterlinge (Lepidoptera) leben in ihren verschiedenen Entwicklungsstufen als Pflanzenfresser (herbivore Lebensweise). Nur wenige der beschriebenen Arten (ca. 0,13%) ernähren sich räuberisch oder als Parasiten.

Schmetterlingsraupen besitzen Spinndrüsen. Damit produzieren sie Spinnseide, mit der sie die Raupe vor der Metamorphose fixieren und Kokons herstellen, in denen die Verpuppung abläuft.

Rubinoff & Haines (2005) beschreiben eine neue Mottenart Hyposmocoma molluscivora (Familie Cosmopterigidae), die nur auf der Insel Maui, einer der Inseln von Hawaii, vorkommt. Die Raupen dieses Kleinschmetterlings leben in einem Seidenköcher, in den auch kleine Partikel aus der Umgebung eingearbeitet werden, und ernähren sich selbst wenn sie hungern nicht von Pflanzengewebe, sondern nur von Schnecken der Art Tornatellides. Trifft eine H. molluscivora-Raupe eine Tornatellides auf einem Pflanzenblatt an, so attackiert sie diese regelmäßig in einer Weise, die an die Jagd von Spinnen erinnert. (Rubinoff & Haines beobachteten 18 Attacken von 10 Individuen.) Das Gehäuse der Schnecke wird mit Spinnseide so an der Pflanzenoberfläche eingesponnen und damit fixiert, daß die Schnecke sich nicht durch Fallenlassen oder Versiegeln des Gehäuses gegen die Blattfläche hin dem Angriff entziehen kann. Ist die Beute auf diese Art gesichert, dann streckt sich die Raupe aus ihrem Köcher und drängt die Schnecke in ihrem Gehäuse zurück und verzehrt sie.

Die Beziehung zwischen H. molluscivora und Tornatellides scheint sehr ausgeprägt zu sein, denn auf vielen Köchern der Raupen sind kleine Schneckenhäuser von Tornatellides eingearbeitet. Die Autoren vermuten noch mehr Besonderheiten bei den 350 ausschließlich auf Hawaii lebenden Hyposmocoma-Arten. Das Verhalten der Larven der meisten dieser Arten ist bisher nicht beschrieben.

In ihrer Arbeit erwähnen Rubinoff & Haines, daß von anderen Hawaii-Inseln ebenfalls von schneckenfressenden Raupen berichtet wird, so daß außergewöhnliche Jagdmethoden und die Vorliebe für Schnecken als Beute sogar noch weiter verbreitet sein könnten. Die Autoren erwarten von weiteren Studien Hinweise auf den Einfluß von Isolation auf die Entwicklung neuer Verhaltensweisen. Dieses Beispiel zeigt aber zunächst einmal, wie vielfältig Organe und Werkzeuge von Organismen in der Natur eingesetzt werden – auch zu destruktiven Zwecken.

HB

[Rubinoff D & Haines WP (2005) Web-spinning caterpillar stalks snails. Science 309, 575. Weitere Informationen und Abbildungen im Internet: www.sciencemag.org/cgi/content/full/309/5734/575/DC1]


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Als tetrapodenähnlichster Fisch (Tetrapoden = Vierbeiner) unter den devonischen Quastenflossern gilt die Gattung Panderichthys (Abb. 1). Obwohl diese gut 1 m lange Gattung eindeutig ausschließlich wasserlebend war, werden viele Merkmale als tetrapodenartig eingestuft, z. B. das relativ stabile Schädeldach, manche Merkmale im Bau der Schwanzflosse oder die Existenz von nur zwei paarigen Flossen (andere Quastenflosser besitzen weitere Flossen, die bei Panderichthys spurlos und übergangslos fehlen). Andere Merkmale von Panderichthys passen jedoch weniger gut in eine Vorläuferposition in Richtung Vierbeiner im Vergleich zu ihrer Ausprägung bei anderen Quastenflossern wie z. B. dem berühmten Eusthenopteron. Dies trifft vor allem auf das wichtige Merkmal des Baus der Extremitäten zu. Immerhin handelt es sich dabei um eines der Schlüsselmerkmale für den Übergang von Wasser an Land. Die Panderichthys-Flosse ist der Tetrapoden-Extremität weniger ähnlich als die Flosse von Eusthenopteron, das sonst aber den Tetrapoden weniger gleicht als Panderichthys.

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Abb.1: Panderichthys. (Nach Clack 2002)

In einer Ende 2005 veröffentlichten Studie beschreibt Catherine Boisvart vom Evolutionary Biology Centre in Uppsala erstmals die fossilen Reste des Beckengürtels und der Hinterflosse von Panderichthys. Letztere erwies sich als noch weniger tetrapodenartig als die Vorderflosse. Beim Tetrapoden Acanthostega, der am ehesten als passender evolutiver Nachfahr von Panderichthys gilt, sind die Verhältnisse genau umgekehrt (Vorderbeine „primitiver“ als Hinterbeine). Und der Beckengürtel ist sogar weniger tetrapodenartig als der von Eusthenopteron, stellt die Autorin fest. Der Beckengürtel ist zudem mit 3,5 cm Länge (knapp 4% der Länge von Kopf bis Becken) schwächer ausgebildet als bei Eusthenopteron (5% der Kopf-Becken-Länge; der entsprechende Wert des etwa gleichalten oberdevonischen wasserlebenden Vierbeiners Acanthostega beträgt 7%). Die Knochenelemente der Hinterflosse stehen sehr dicht aneinander, was für geringe Gelenkigkeit spricht. Die Flossen zeigen insgesamt keine charakteristischen Merkmale von Vierbeinern.

Die Autorin stellt fest, daß der Übergang des Schwerpunkts der Fortbewegung von der Vorder- auf die Hinterflosse der am schlechtesten dokumentierte Teil des Übergangs vom Wasser ans Land und nicht direkt durch Übergangsformen belegt sei. Bei Panderichthys sei im Gegensatz zu den Tetrapoden noch klar der Antrieb durch die Vorderextremitäten dominant gewesen.

Übrigens passt Panderichthys in der Schichtenabfolge nicht in die Abfolge Eusthenopteron – Tetrapoden, da er in älteren Schichten als Eusthenopteron gefunden wurde (Clack 2002, 48).

RJ

[Boisvert CA (2005) The pelvic fin and girdle of Panderichthys and the origin of tetrapod locomotion. Nature 438, 1145-1147; Clack JA (2002) Gaining Ground. The origin and evolution of Tetrapods. Bloomington and Indianapolis; Junker R (2004) Vom Fisch zum Vierbeiner – eine neue Sicht zu einem berühmten Übergang. Teil 1: Überblick und tetrapodenartige Fische des Oberdevons. Stud. Int. J. 11, 3-10.]


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Unter den Dinosauriern gehören sie zu den Popstars – die Stegosaurier mit ihren ungewöhnlichen doppelreihigen aufrechten Rückenplatten. Über deren Funktion wurde viel spekuliert, ohne zu sicheren Erkenntnissen zu gelangen. Nach einer interessanten Vorstellung sollte es sich um eine Art von „Sonnenkollektoren“ handeln, die zur Regulation der Körperwärme eingesetzt wurden. Auffällige Kanäle in den Knochenplatten, die möglicherweise von großen Blutgefäßen durchzogen waren, schienen diese Idee zu stützen.

Untersuchungen von Kevin Padian von der Universität von Kalifornien in Berkeley und seinen Kollegen stützen diese Hypothese jedoch nicht. Sie studierten die innere Knochenstruktur der Platten unterschiedlicher Stegosaurierarten und stellten dabei fest, daß die Röhren häufig blind enden, was gegen die Deutung als Blutgefäße spricht.

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Abb.1: Die Platten des Stegosaurus: doch keine Sonnenkollektoren?

Die Forscher halten es stattdessen für wahrscheinlich, daß die Rückenplatten nur den Zweck erfüllten, das Aussehen der Tiere prägnanter zu machen, damit die Tiere durch die Variation der Platten einander besser erkennen konnten, sowohl innerartlich als auch zwischenartlich. Mit anderen Worten: Die Platten sind individuell gestaltete Schmuckstücke. Über diese Funktion hinaus sehen die Autoren keine plausible funktionelle Erklärung für die Auswüchse. Hypothesen, wonach die knochigen Platten zum Schutz dienten oder eine Rolle bei der Partnersuche gespielt könnten, hält Padian für wenig glaubhaft, weil die Knochenauswüchse insgesamt nicht besonders stabil waren und demnach als Panzer ungeeignet gewesen wären. Eine Funktion bei der Partnerwahl sei unwahrscheinlich, da kein deutlicher Unterschied zwischen den Geschlechtern festzustellen ist.

Die Erklärung, daß die Platten eine Rolle bei der Arterkennung gespielt haben, ist jedoch auch problematisch, denn der Aufwand dafür erscheint ungewöhnlich hoch und bezüglich der Beweglichkeit nachteilig zu sein. Welche Selektionsbedingungen könnten daher eine solche Struktur gefördert haben? So wie Padian und Mitarbeiter die Funktion der Platten darstellen, erwecken sie den Eindruck eines spielerischen Designs. Für dergleichen sind ungerichtete Evolutionsmechanismen allerdings nach allem, was wir wissen, blind. Das letzte Wort über die Funktion der Platten dürfte noch nicht gesprochen worden sein.

RJ

[Main RP, de Ricqlès A, Horner JR & Padian K (2005) The evolution and function of thyreophoran dinosaur scutes: implications for plate function in stegosaurs. Paleobiology; 31; 291-314; siehe auch www.wissenschaft.de/wissen/news/253313.html; www.berkeley.edu/news/media/releases/2005/05/16_stego.shtml] RJ.


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Abb.1: Einige Arten der Darwinfinken mit verschiedenen Schnabelformen.

Die Darwinfinken mit ihren verschiedenen Schnabelformen sind eines der Paradebeispiele für Evolution. Deren Variabilität ist aber auch ein instruktives Beispiel für die Polyvalenz von Grundtypen, einem Konzept der Schöpfungslehre. Mit Polyvalenz ist die Vielseitigkeit des Erbguts einer Population, einer Art oder eines Grundtyps gemeint, bedingt durch ein großes Ausmaß an Heterozygotie und programmierter Variabilität. Ein größeres Ausmaß an Polyvalenz ist möglich, wenn verschiedene Merkmalsausprägungen quasi vorprogrammiert sind und z. B. durch Umweltreize angeschaltet werden. Solche „Anschaltmöglichkeiten“ werden gemäß dem Grundtypmodell erwartet. Ein Beispiel dieser Art könnten die verschiedenen Schnabelformen der Darwinfinken liefern. Entwicklungsbiologen haben herausgefunden, daß ein Protein, welches eine Rolle bei der Entwicklung der Kopfes und anderer Knochen spielt, auch zu den Molekülen gehört, welche die Form der Schnäbel beeinflussen. Je nachdem, wo und wann das „Knochen-Morphogenese-Protein 4“ (bone morphogenetic protein 4, BMP4) während der Ontogenese eingeschaltet wird, entstehen verschiedene Formen von Schnäbeln, stellten Wu et al. (2004) bei Untersuchungen an Hühnern und Enten fest. Lange, breite Schnäbel bildeten sich, wenn die BMP4-Menge hoch gehalten wurde; bei geringen Konzentrationen wurden die Schnäbel nur kurz. Wird die Menge an BMP4 während der Entwicklung geändert, können mißgebildete Schnäbel entstehen. Eine andere Forschergruppe stellte fest, daß auch bei sechs verschiedenen Darwinfinken-Arten das Muster der Genexpression von BMP4 mit der Form der Schnäbel variiert (Abzhanov et al. 2004).

Diversität benötigt also nicht unbedingt einen allmählichen Erwerb vieler kleiner Änderungen, sondern kann offenbar auf wenigen verschiedenen „Schalterstellungen“ von Genen beruhen, die für die Formbildung eine besondere Rolle spielen. Die Erzeugung morphologischer Variabilität auf der Basis geringer genetischer Unterschiede kann allerdings nur dann funktionieren, wenn verschiedene morphologische Ausprägungsmöglichkeiten bereits im Erbgut angelegt sind – genau das ist mit Polyvalenz von Stammformen im Rahmen der Grundtypenbiologie gemeint.

RJ

[Abzhanov A, Protas M, Grant BR, Grant PR & Tabin CJ (2004) Bmp4 and morphological variation of beaks in Darwin’s finches. Science 305, 1462-1465; Pennisi E (2004) Bonemaking protein shapes beaks of Darwin’s finches. Science 305, 1383; Wu P, Jiang TX, Suksaweang S, Widelitz RB & Chuong CM (2004) Molecular shaping of the beak. Science 305, 1465-1468]


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Generationen von Archäologiestudenten wurde gelehrt, daß die Besiedlung Amerikas vor 13000 Jahren von Nordostasien nach Nord- und Südamerika erfolgte. Die Einwanderer konnten zu jener Zeit über die trockenliegende Beringstraße zu Fuß nach Amerika gelangen. Diese Einwanderer haben in Nordamerika massenhaft typische Pfeilspitzen hinterlassen. Diese werden nach dem ersten Fundort Clovis in Neumexiko auch Clovisspitzen genannt. Mit ihren Speeren jagten die Einwanderer in Mengen Großwild.

Die „Clovis-First“-Theorie ist in letzter Zeit stark ins Wanken geraten. Denn schon seit vielen Jahren mehren sich Hinweise auf Siedlungsreste des Menschen, vor allem in Südamerika, die älter als 13000 Jahre sind. Der berühmteste Fundplatz ist Monte Verdi in Chile. Er wird auf 14500 Jahre datiert. Aufgrund dieses Alters kann er kein Ableger von Clovis-Leuten auf dem Weg der Wanderung nach Süden sein. Die Menschen müssen Amerika auf dem Wasserwege erreicht haben (Barie 2000, Nemecek 2001).

Noch viel brisanter als die bisher entdeckten Prä-Clovis-Siedlungsreste sind Fußabdrücke von Menschen, die im Sommer 2003 nahe der zentralmexikanischen Stadt Puebla von Silvia Gonzales, David Huddart (Liverpool John Moores University) und Matthew Bennet (Bournemouth University) entdeckt wurden. Nur menschliche Füße berühren den Boden nur mit Ferse und Ballen, was eine eindeutige Zuordnung der Spuren zuließ. Mittels Massenspektrometrie, Lumineszenz-Analysen und Radiokarbondatierung wurden die Spuren auf 40000 Jahre datiert (Liverpool University - Bournemouth University 2005). Atemberaubend ist nun eine weitere Datierung durch eine amerikanisch-mexikanische Forschergruppe um Paul Renne vom Berkeley Geochronology Center und der University of California (Renne et al. 2005). Sie ermittelten mit der Argon-Methode ein Alter von 1,3 Millionen Jahren für die Fußabdrücke! Die Forscher um Renne halten eine Einwanderung von Hominiden, die vor Homo sapiens existierten, für sehr unwahrscheinlich und bezweifeln deshalb die Fußspuren als menschliche Hinterlassenschaft.

Gonzales und ihre Kollegen zeigen sich von der neuen Schlußfolgerung relativ unbeeindruckt. Zunächst müsste das Resultat von Renne et al. bestätigt werden, denn sie und ihre Kollegen hatten auch die Argon-Methode angewandt, aber keine befriedigenden Ergebnisse erzielen können. Und selbst wenn die Altersbestimmung korrekt sei, bedeute dies nicht automatisch, daß die Spuren nicht von Hominiden stammten, meinen die Forscher um Gonzales (Liverpool University – Bournemouth University 2005).

Einerseits sind sich Gonzales und ihre Kollegen offensichtlich sehr sicher, daß die Fußspuren nur von Menschen stammen können. Andererseits wäre es für die Gruppe um Paul Renne sehr peinlich, wenn sich doch noch herausstellen sollte, daß ihre Datierung um Größenordnungen falsch gewesen ist. Sie dürften deshalb vor der Publikationen ihrer Daten in Nature allergrößte Sorgfalt bei ihren Untersuchungen haben walten lassen.

In der Vorgeschichtsforschung besteht leider die Tendenz, Daten, die vom herrschenden Paradigma deutlich abweichen, in der allgemeinen Diskussion und Modellbildung nicht zu berücksichtigen. Sollte sich das hohe Alter der Fußspuren bestätigen, kann man nur hoffen, daß bei der weiteren Diskussion um die Besiedlungsgeschichte der Erde dieser Befund nicht aus dem aus dem Datensatz wieder „herausgefiltert“ wird.

Es gibt nämlich schon seit längerer Zeit einen Fundplatz, der auf eine viel frühere Kolonisation Amerikas als im konventionellen Modell hinweist. Es handelt sich um Calico in Südkalifornien. An diesem Ort wurden seit 1964 aus bis zu 200000 Jahre datierten Ablagerungen mehr als 11000 Steinartefakte geborgen (Budinger et al. 2004). Aufgrund des sicheren hohen Alters werden diese Artefakte von den „Mainstream“-Archäologen aber als Geofakte verworfen, ohne dies anhand der Merkmale der Artefakte überzeugend zu begründen.

MB

[Barié CG (2000) Krach um den ersten Amerikaner. Bild der Wissenschaft Heft 8/2000, 14-20; Budinger FE, Oberländer T & Dexter T (2004) The Calico Archaeological Site. http://www.calicodig.com/book/print/21 (Stand: 16.11.2005); Liverpool University – Bournemouth University (2005) http://www.mexicanfootprints.co.uk (Stand: 26. 1. 2006); Nemecek S (2001) Wer waren die ersten Amerikaner? Spektrum der Wissenschaft, Februar, 42-49; Renne PR, Feinberg JM, Waters MR, Arroyo-Cabrales J, Ochoa-Castillo P, Perez-Campa M & Knight KB (2005) Age of Mexican ash with alleged ‘footprints’. Nature 438, E7-8]


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Klassische Vorstellung zur Evolution des menschlichen Gehirns ist, daß sowohl das Volumen des Gehirns als auch die strukturelle Organisation auf dem evolutiven Weg zum Menschen hin zunehmen. Eine relativ leicht zu beobachtende Formänderung des Gehirns ist die relative Größenzunahme des Großhirns gegenüber dem Kleinhirn. Letzteres ist im Schädelinnenausguß fossiler Schädel meist gut abgrenzbar und messbar. Bekannt ist, daß das Großhirn bei verschiedenen Taxa unterschiedlich groß ist: je höher entwickelt, d.h. komplexer die Formen, umso größer die Großhirnhemisphären in Relation zum Kleinhirn. Die Australopithecinen besitzen größere Hemisphären als die miozänen Menschenaffen; die größten Hemisphären kommen bei den Spätpleistozänen Menschen – H. sapiens und H. neanderthalensis – vor. Doch danach kehrt sich der Trend um und die heutigen Menschen besitzen wieder ein relativ kleineres Großhirn und entsprechend ein relativ größeres Kleinhirn. Nach Weaver (2005) war diese „Bekehrung“ zum Kleinhirn notwendig für die stetig komplexer werdende Kultur und sich schnell verändernden Lebensvollzüge, ein erstaunlich klingender Befund. Die Volumenzunahme des Großhirns korreliert offensichtlich nicht linear mit der Komplexität und Höherentwicklung des Menschen. Es lebe das Kleinhirn!

SHS

[Weaver AH (2005) Reciprocal evolution of the cerebellum and neocortex in fossil humans. Proc. Natl. Acad. Sci. 102, 3576-3580.]


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Früher ging man davon aus, daß sich altruistisches Verhalten erst beim modernen Menschen entwickelt hat, allenfalls frühestens beim Neandertaler. Eric Trinkaus und seine Mitarbeiter (Lebel et al. 2001) beschrieben kürzlich einen 175 000 radiometrische Jahre (rJ) alten Fund in Frankreich, welcher demonstriert, daß uneigennützige Versorgung viel älter war als die Existenz des anatomisch modernen Menschen. Ein Mann, der längere Zeit völlig zahnlos überlebt hat (die Zahnalveolen waren schon verkönchert), erhielt offenbar Brei als Nahrung, d.h. er wurde durch die Versorgung durch Mitglieder am Überleben gehalten. Ohne entsprechende Aufbereitung der Nahrung durch andere wäre dieser Mensch schon bald gestorben. Die Forscher vermuten eine so schwere Erkrankung, daß eine eigene Zubereitung der Nahrung nicht möglich war. Die Autorin geht allerdings davon aus, daß dieses Zeugnis von Altruismus bei weitem nicht das älteste ist. Es gibt Hinweise darauf, daß Altruismus so alt ist wie die Gattung Homo. Denn vor kurzem wurde ein 1,77 MrJ alter Unterkiefer eines Menschen aus Dmanisi beschrieben, der ebenfalls längere Zeit praktisch zahnlos überlebte (Lordkipanidze 2005). Er könnte gleichermaßen ein Zeitzeuge ersten Altruismus sein. Dieser interessante Standort scheint in regelmäßigen Abständen neue menschliche Fossilien zu erbringen – so wurde Ende August 2005 eine Pressemitteilung eines neuen 1,8 MrJ alten weiteren Schädels lanciert.

Damit kann man davon ausgehen, daß Altruismus – also uneigennütziges Verhalten (d.h. ein Verhalten, das für die Reproduktivät der Art nutzlos ist) – seit Beginn der Gattung Homo nachweisbar ist.

SHS

[Lebel S, Trinkaus E, Faure M, Fernandez P, Guerin C, Richter D, Mercier N, Valladas H & Wagner GA (2001) Comparative morphology and paleobiology of Middle Pleistocene human remains from the Bau de l’Aubesier, Vaucluse, France. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, 11097-11102; Lordkipanidze D, Vekua A, Ferring R, Rightmire G, Agusti J, Kiladze G, Mouskhelishvili A, Nioradze M, Ponce de Leon M, Tappen M & Zollikofer C (2005) Anthropology: the earliest toothless hominin skull. Nature 434, 717-718.]


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Letzte Änderung: 12.03.2008
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