„So etwas habe ich noch nie zuvor gesehen“ – Ungewöhnliches, 550 Millionen Jahre altes Fossil löst paläontologisches Paradoxon

Die bahnbrechende Entdeckung eines 550 Millionen Jahre alten Meeresschwammfossils liefert neue Einblicke in die Schwammevolution und lenkt die zukünftige Fossilforschung. Rekonstruktion der Lebensstätte von Helicolossus auf dem Meeresboden von Ediacara. Bildnachweis: Yuan Xunlai

Die Forschung liefert neue Erkenntnisse über die frühe Evolution der Tiere.

Forscher unter der Leitung von Shuhai Xiao von der Virginia Tech haben ein 550 Millionen Jahre altes Meeresschwammfossil entdeckt und verdeutlichen damit eine Lücke von 160 Millionen Jahren im Fossilienbestand. Dieses Fossil, das darauf hindeutet, dass frühe Schwämme über kein Mineralskelett verfügten, liefert neue Einblicke in die Entwicklung eines der ältesten Tiere und beeinflusst die Art und Weise, wie Paläontologen nach alten Schwämmen suchen.

Auf den ersten Blick scheint der einfache Meeresschwamm kein mysteriöses Wesen zu sein. Kein Gehirn. Kein Bauch. Kein Problem, da es 700 Millionen Jahre alt ist. Allerdings sind die überzeugenden Schwammfossilien nur etwa 540 Millionen Jahre alt, sodass im Fossilienbestand eine Lücke von 160 Millionen Jahren verbleibt.

In einem Artikel, der am 5. Juni in der Zeitschrift veröffentlicht wurde NaturDer Geobiologe Shuhai Xiao von der Virginia Tech und seine Mitarbeiter berichteten über einen 550 Millionen Jahre alten Meeresschwamm mit „verlorenen Jahren“ und schlugen vor, dass selbst ältere Meeresschwämme noch keine Mineralskelette entwickelt hätten, was neue Kriterien für die Suche nach verlorenen Fossilien lieferte.

Das Geheimnis des Verschwindens der Meeresschwämme beruht auf einem Paradoxon. Schätzungen der molekularen Uhr, bei denen die Anzahl genetischer Mutationen gemessen wird, die sich im Laufe der Zeit ansammeln, legen nahe, dass sich Schwämme vor etwa 700 Millionen Jahren entwickelt haben müssen. In so alten Gesteinen wurden jedoch keine überzeugenden Schwammfossilien gefunden.

Dieses Rätsel ist seit vielen Jahren Gegenstand der Debatte unter Zoologen und Paläontologen.

Diese neueste Entdeckung ergänzt den evolutionären Stammbaum eines der ältesten Tiere, erklärt deren auffälliges Fehlen in alten Gesteinen und verbindet die Punkte mit Darwins Fragen, wann sie sich entwickelt haben.

Xiaos bahnbrechende Entdeckung

Xiao, der kürzlich in die Nationale Akademie der Wissenschaften berufen wurde, sah das Fossil zum ersten Mal vor fünf Jahren, als ihm ein Mitarbeiter ein Foto eines am Jangtsekiang in China ausgegrabenen Exemplars schickte. „So etwas habe ich noch nie zuvor gesehen“, sagte Xiao, ein Fakultätsmitglied am College of Science. „Fast sofort wurde mir klar, dass es etwas Neues war.“

Xiao und seine Kollegen von der Universität Cambridge und dem Nanjing Institute of Geology and Paleontology begannen nacheinander Möglichkeiten auszuschließen: keine Seescheide, keine Seeanemone, keine Koralle. Könnte es ein schwer fassbarer alter Meeresschwamm sein, fragten sie sich?

Shuhai Xiao, ein Geobiologe an der Virginia Tech, und seine Kollegen berichteten über ein 550 Millionen Jahre altes Fossil eines Meeresschwamms und füllten damit eine Lücke im evolutionären Stammbaum eines der ältesten Tiere. Foto von Spencer Coppage für Virginia Tech. Bildnachweis: Spencer Coppage für Virginia Tech

In einer früheren Studie, die 2019 veröffentlicht wurde, Xiao und sein Team schlugen vor Frühe Schwämme hinterließen keine Fossilien, da sie nicht die Fähigkeit entwickelten, die harten, nadelartigen Strukturen, sogenannte Spicules, zu bilden, die heutige Meeresschwämme charakterisieren.

Mitglieder von Xiaos Team verfolgten die Entwicklung der Schwämme anhand des Fossilienbestands. Als sie in der Zeit zurückgingen, wurden die Nadeln der Schwämme organischer und weniger mineralisiert.

„Wenn man hochrechnet, waren die ersten Lebewesen wahrscheinlich Lebewesen mit weichem Körper und völlig organischen Skeletten und überhaupt ohne Mineralien“, sagte Xiao. „Wenn das wahr ist, könnten sie die Versteinerung nur unter ganz besonderen Bedingungen überleben, bei denen die schnelle Versteinerung den Zerfall übertrumpft.“

Später im Jahr 2019 fand Xiaos internationales Forschungsteam ein Schwammfossil, das unter solchen Bedingungen konserviert wurde: eine dünne Schicht aus marinem Karbonatgestein, von der bekannt ist, dass sie eine Fülle von Tieren mit weichem Körper, darunter einige Mikroorganismen, beherbergt. Die ältesten mobilen Tiere.

„In den meisten Fällen geht diese Art von Fossil im Fossilienbestand verloren“, sagte Xiao. „Die neue Entdeckung bietet einen Einblick in frühe Tiere, bevor sie sich zu festen Teilen entwickeln.“

Neue Fossilienentdeckung und ihre Auswirkungen

Die Oberfläche des neuen Schwammfossils ist mit einer komplexen Anordnung regelmäßiger Kästchen übersät, die jeweils in kleinere, identische Kästchen unterteilt sind.

„Dieses spezifische Muster legt nahe, dass unsere versteinerten Meeresschwämme am engsten mit einer bestimmten Art verwandt sind Klassifizieren „Es besteht aus Glasschwamm“, sagte Xiaoping Wang, Postdoktorand am Nanjing Institute of Geology and Paleontology und der University of Cambridge.

Ein weiterer unerwarteter Aspekt des neuen Schwammfossils ist seine Größe. „Als ich nach frühen Schwammfossilien suchte, erwartete ich, dass sie sehr klein wären“, sagte Mitarbeiter Alex Liu von der Universität Cambridge. „Das neue Fossil ist etwa 15 Zoll lang und hat einen relativ komplexen konischen Körperplan, was viele unserer Erwartungen an das Aussehen früher Schwämme in Frage stellt.“

Während das Fossil einige fehlende Jahre füllt, liefert es den Forschern auch wichtige Hinweise zur Suche nach diesen Fossilien – was später hoffentlich das Verständnis der frühen Tierentwicklung erweitern wird.

„Die Entdeckung legt nahe, dass die ersten Schwämme möglicherweise schwammig, aber nicht glasig waren“, sagte Xiao. „Wir wissen jetzt, dass wir unseren Blickwinkel bei der Suche nach frühen Schwämmen erweitern müssen.“

Referenz: „Eine Schwammfauna aus der späten Ediacara-Kronengruppe“ von Xiaoping Wang, Alexander J. Liu, Zhi Chen, Chengxi Wu, Yarong Liu, Bin Wan, Qi Pang, Quanming Zhou, Shunlai Yuan und Shuhai Xiao, 5. Juni 2024, Natur.
DOI: 10.1038/s41586-024-07520-y