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09.02.10 Löst Haplocheirus das Zeit-Paradox der Vogelevolution?
Der Fund eines Alvarezsauriden der Gattung Haplocheirus scheint ein Paradox der Vogelevolution zu lösen, das darin besteht, dass die am ehesten als Vogelvorfahren geeigneten Formen später in der Fossilabfolge auftauchen als die ältesten Vögel. Haplocheirus könnte einfache Federn gehabt haben und wird etwa 15 Millionen Jahre älter datiert als der „Urvogel“ Archaeopteryx. Haplocheirus kann jedoch aufgrund spezialisierter Merkmale nicht zu den Vogelvorfahren gestellt werden. Für die Frage nach der evolutiven Entstehung der Vögel ist mit dem neuen Fund außer einer gewissen Entschärfung des Zeit-Paradoxons nichts gewonnen. Vielmehr trägt Haplocheirus weiter dazu bei, dass „extreme morphologische Konvergenzen“ (Choiniere et al. 2010, 571), also die unabhängige Entstehung gemeinsamer Merkmale, angenommen werden müssen.
Kürzlich berichteten Wissenschaftler um Xing Xu vom Institute of Vertebrate Paleontology Beijing von einem in mehrfacher Hinsicht bemerkenswerten Fund eines Alvarezsauriers (Choiniere et al. 2010). Diese Gruppe wird zur Theropoden-Dinosaurier-Gruppe der Maniraptora gestellt, aus denen sich nach verbreiteter Auffassung die Vögel entwickelt haben sollen. Bislang wurden die schlanken und langbeinigen, wegen ihrer kurzen, spezialisierten Vorderextremitäten rätselhaften Alvarezsauriden allerdings als flugunfähig gewordene Nachkommen von Vögeln angesehen, denn sie weisen im Skelettbau eine Reihe von Gemeinsamkeiten mit den Vögeln auf: ein kleines Brustbein mit einer Brustbeinleiste, die Verschmelzung von Handwurzel- und Mittelhandknochen und federartige Strukturen bei der Gattung Shuvuuia. Die Vorderextremitäten sind aber für einen Flug viel zu kurz. Die Alvarezsauriden kannte man bislang erst aus Schichtfolgen, die sehr viel jünger sind als die ältesten Vögel. Die Vorderbeine waren, unterstützt von starken Brust- und Armmuskeln, sehr wahrscheinlich zum Graben nach staatenbildenden Insekten geeignet. Der stark vergrößerte Daumen besaß eine Klaue, während die beiden anderen Finger stark reduziert waren.
Eine zum Graben spezialisierte Hand besaß auch der neue Fund aus dieser Gruppe, Haplocheirus sollers; der Name bedeutet etwa „einfache geschickte Hand“. Dieser Fund ist deshalb besonders bemerkenswert, weil er in Schichtfolgen des unteren Oberjura der Wüste Gobi (China) gefunden wurde, die auf etwa 160 Millionen Jahre datiert werden (Choiniere et al. 2010). Diese Schichten sind damit ca. 15 Millionen Jahre älter als der berühmte Urvogel Archaeopteryx aus dem obersten Oberjura (Tithonium-Stufe) Frankens. Bislang waren gut erhaltene Fossilien, die am ehesten als Vorfahrenkandidaten der Vögel interpretiert werden konnten, in Schichtfolgen gefunden worden, die jünger (oft deutlich jünger) als der Oberjura sind. Das betraf auch Fossilien, die Federn oder federartige Strukturen besaßen (deren Interpretation teilweise umstritten ist). Dieses „Zeit-Paradox“ – vereinfacht: Die Vorfahren der Vögel erscheinen fossil nach den Vögeln – ist viel diskutiert worden. Solche unpassenden Abfolgen können natürlich immer auf Lücken in der Fossilüberlieferung zurückgeführt werden. Für manche Kritiker ist dieses Zeit-Paradox aber auch einer der Gründe, die evolutive Abfolge Dinosaurier -> Vögel anzuzweifeln; die Gemeinsamkeiten vieler Theropoden mit den Vögeln werden von ihnen als Konvergenzen angesehen (also als unabhängig entstandene Gemeinsamkeiten, die keine Hinweise auf gemeinsame Vorfahren sind). (Dass diese Gemeinsamkeiten auch abgesehen von den stratigraphischen Fundhorizonten genausogut Konvergenzen sein könnten, wird auch durch eine neue cladistische Studie gezeigt [James & Pourtless 2009].)
Nun scheint dieses Zeit-Paradox mit dem Fund von Haplocheirus aufgelöst zu sein, und zwar „ein für alle Mal“, wird der Paläontologe Hans-Dieter Suess von Stone (2010) zitiert. Auch die Deutung, es handle sich um flugunfähig gewordene Vögel sei damit definitiv erledigt, zumal Haplocheirus einige vogelähnliche Merkmale fehlen, die die viel jüngeren Funde zeigen (Choiniere 2010; Stone 2010). Haplocheirus besitzt möglicherweise federartige Strukturen an den Armen (so in einer Rekonstruktion bei Stone 2010). Die zahlreichen Gemeinsamkeiten zwischen den jüngeren Alvarezsauriden und Vögeln müssen daher konvergent entstanden sein. Einmal mehr wird deutlich, wie unsicher die Schlüsse sind, die aus Merkmalsüberseinstimmungen gezogen werden.
Doch ist das Zeit-Paradox damit wirklich gelöst? Ja – insofern, als ein Vertreter aus der Gruppe der Maniraptora in älteren Schichtfolgen gefunden wurde. In dieser Gruppe werden am ehesten die Vogelvorfahren gesucht. Die Beschreiber des Fundes, Choiniere et al. (2010), stellen Haplocheirus jedoch nicht in die verwandtschaftliche Nähe von Archaeopteryx und der Linie, die zu den Vögeln führen soll. Die zum Graben spezialisierten Vorderbeine, die auch Haplocheirus besaß, sind zudem nicht gerade eine passende Vorläuferstruktur für Flügel. Als Form, die zu den Vögeln überleitet, kann Haplocheirus also nicht interpretiert werden. Ungewöhnlich ist auch die Größe. Der Schwanz ist zwar nicht erhalten, aber aus dem Kopf und Rumpf kann eine Körpergröße von 190-230 cm geschlossen werden, womit diese Gattung die größte unter den Alvarezsauriden ist. Daraus ergibt sich in dieser Gruppe ein phylogenetischer Trend hin zu kleineren Formen, was unter Dinosauriern ungewöhnlich ist.
Bemerkenswert bei diesem Fund ist auch die große zeitliche Lücke zu den kreidezeitlichen Formen dieser Familie; sie beträgt 63 Millionen Jahre nach radiometrischen Datierungen, womit eine lange sogenannte „Geisterlinie“ („ghost range“) angenommen werden muss.
Für die Frage nach der evolutiven Entstehung der Vögel ist mit dem neuen Fund außer einer gewissen Entschärfung des Zeit-Paradoxons nichts gewonnen. Es ist nun klar, dass die Alvarezsauriden als eine zur Vogellinie parallele Linie angesehen werden müssen, deren Merkmalsübereinstimmungen nicht auf Abstammung von den Vögeln zurückgeführt werden können. Vielmehr müssen sie als „extreme morphologische Konvergenzen“ (Choiniere et al. 2010, 571) interpretiert werden – ein Umstand, der evolutionäre Deutungen nicht gerade erleichtert. Der Fund hilft aber zum Verständnis der (Mikro-?)Evolution der Alvarezsauriden, da die Vorderbeine (mit längerem Arm und etwas kürzerer Klaue) und andere Merkmale als Vorfahrenstadium der oberkreidezeitlichen Vertreter dieser Gruppe angesehen werden können.
Literatur
Stone R (2010) Bird-Dinosaurier Link Formed Up, And in Brilliant Technicolor. Science 327, 508.
Choiniere JN, Xu X, Clark JM, Forster CA, Guo Y & Han F (2010) A Basal Alvarezsauroid Theropod from the Early Late Jurassic of Xinjiang, China. Science 327, 571-574.
James FC & Pourtless IV JA (2009) Cladistics and the Origin of Birds: A Review and Two New Analyses. Ornithological Monographs 66, 1-78.
Autor dieser News: Reinhard Junker
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