Amphibien-Fossil: Falsche Zehenzahl führt auf falsche Fährte

(27.07.2020) Haben Sie sich jemals gefragt, warum unsere Hände fünf Finger haben? Und wie sieht das bei Amphibien aus? Sie haben normaler Weise nur vier. Bislang nahm man an, dass dies schon bei den frühen Vorfahren der heutigen Frösche und Lurche, den Temnospondyli, so war.

Ein neuer Fund des krokodilartigen Temnospondylen Metoposaurus krasiejowensis aus der späten Trias (etwa 225 Millionen Jahre alt) Polens zeigt jedoch fünf Mittelhandknochen und damit fünf Finger.

Wie die Forscher der Universitäten Bonn und Opole (Polen) schreiben, ist dieser Befund sehr wichtig, weil bislang fossile Tierspuren möglicherweise falsch zugeordnet wurden. Die Resultate sind nun im „Journal of Anatomy“ veröffentlicht.

Universität Bonn

Moderne Amphibien haben in der Regel vier Zehen am Vorderbein (und nie mehr), was man als „vierstrahlige Hand“ bezeichnet, im Gegensatz zu unserer fünfstrahligen Hand. Von allen Landwirbeltier-Gruppen weisen Amphibien die größte Variation in der Anzahl der Vorderzehen auf. Reptilien sind am konservativsten und haben in der Regel fünf.

Bei Vögeln sind die Fingerknochen im Flügel ganz verloren gegangen. Auch bei Säugetieren variiert die Zehenzahl im Vorderbein stark: Primaten und Waschbären haben fünf, beim Pferd blieb nur der dritte erhalten, während bei Rindern und anderen Paarhufern die Zehen drei und vier übrig geblieben sind.

Allen gemeinsam ist aber, dass dieser Verlust der Zehen oder Finger von einem fünfstrahligen Muster ausgeht, weswegen die Amphibien auch nicht die Vorfahren dieser ganzen Landtiergruppen sein können.

Genaue Anzahl der Zehen ist umstritten

Es war schon einige Zeit bekannt, dass früheste Vierfüsser deutlich mehr Zehen hatten als fünf, wie zum Beispiel Acanthostega, die acht im Vorderfuß hatte, oder Ichthyostega mit sieben im Hinterfuß. Schon vor 300 Millionen Jahren starben dann alle außer den Formen mit den fünf Zehen aus.

Die Fünfstrahligkeit wurde dann bei den echten Landtieren beibehalten, aber immer wieder verringert (siehe Pferde). Bei den Vorfahren der heutigen Amphibien, den Temnospondyli, gab es widersprüchliche Hinweise von Skeletten mit vier Zehen, aber auch Fährten, die fünf hatten.

Temnospondyli ist eine wichtige Gruppe der frühen, sehr verschiedenartigen Vierfüßer. Manche Temnospondylen wurde so groß wie Krokodile, andere waren eher klein. Sie waren aber wie alle Amphibien während ihres Larvenstadiums auf Wasser angewiesen. Ihre bekanntesten Vertreter waren unter anderem Eryops oder Mastodonsaurus.

„Es ist auch wichtig, die Entwicklung der modernen Amphibien zu verstehen, da diese Gruppe vermutlich von den Temnospondyli abstammt“, sagt Dr. Dorota Konietzko-Meier vom Institut für Geowissenschaften der Universität Bonn, die den linke Vorderfuß eines Metoposaurus krasiejowensis in Krasiejów (südwestliches Polen) gefunden und präpariert hat.

Trotz der langen Geschichte der Forschung ist die genaue Anzahl der Zehen bei Metoposaurus und anderen Temnospondylen jedoch immer noch umstritten.

„Bemerkenswert ist, dass selbst für den sehr gut untersuchten Eryops die Skelettrekonstruktion, die im Muséum national d'Histoire naturelle in Paris ausgestellt ist, fünf Finger aufweist, während im National Museum of Natural History in Washington nur vier Finger zu sehen sind“, sagt Ella Teschner, eine Doktorandin aus Bonn und Opole.

In der letzten Zeit sei in der Wissenschaft angenommen worden, dass alle Temnospondyli, ähnlich wie die meisten modernen Amphibien, nur vier Zehen in den Vordergliedmaßen haben.

Das führte dazu, dass bei den in der Perm- und Trias-Zeit häufigen fünfzehigen Fußabdrücken fast automatisch davon ausgegangen wurde, dass es sich nicht um Temnospondyli handeln könne.

„So bietet der Fund aus der berühmten, obertriassischen Fundstelle Krasiejów in Polen eine neue Gelegenheit, die Architektur und die Entwicklung der Hand der frühen Vierfüßer zu untersuchen“, sagt der Paläontologe Prof. Dr. Martin Sander von der Universität Bonn.

Ein deutlich geweiteter Blick auf die gesamte Gruppe der Temnospondyli zeige keinen klaren Trend in Bezug auf die Fünfstrahligkeit und lege nahe, dass die Anzahl der Vorderzehen stammesgeschichlich nicht so eingegrenzt war, wie man annahm.

„Offensichtlich waren die Temnospondylen schon am Experimentieren mit der Vierstrahligkeit und die Fünfstrahligkeit starb vor der Entstehung der modernen Amphibien aus“, ergänzt Sander.

Fünf Finger an jeder Hand?

„Selbst wenn die hier beschriebene Verknöcherung von fünf Mittelhandknochen nur eine Pathologie wäre, zeigt sie dennoch, dass Fünfstrahligkeit bei Temnospondyli möglich gewesen ist“, sagt Konietzko-Meier.

Es könne jedoch nicht sicher angenommen werden, dass die Verringerung der Zehenzahl von fünf auf vier bei diesen fossilen Taxa immer die fünfte Stelle an der Hand betraf. Die Möglichkeit, dass einige der Vierzehentaxa durch den Verlust des ersten Strahls entstanden sind, könne nicht ausgeschlossen werden.

Sander: „Der neue Befund einer fünffingrigen Hand ist besonders wichtig für die Interpretation von Abdrücken, da er zeigt, dass auch ein fünfzehiger Vorderfußabdruck zu den Temnospondyli gehören und so ein wesentlich weiteres Verbreitungsgebiet dieser Tiere belegen könnte.“

Diese Ergebnisse sind auch von allgemeiner Bedeutung, da die Gliedmaßenentwicklung in der Evolutionsbiologie und Medizin eine wichtige Rolle spielt und so Fossilien zur Bewertung von Theorien der Handentwicklung wichtige Hinweise liefern könnten.

Publikation

Dorota Konietzko-Meier, Elzbieta M. Teschner, Adam Bodzioch, P. Martin Sander: Pentadactyl manus of the Metoposaurus krasiejowensis from the Late Triassic of Poland, the first record of pentadactyly among Temnospondyli, Journal of Anatomy, DOI:10.1111/joa.13276


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