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518 Millionen Jahre altes Fossil stellt Seestern-Evolution infrage
Wie der gemeinsame Vorfahr von Seesternen und wurmförmigen Eichelwürmern aussah, ist seit Langem umstritten. Vier 518 Millionen Jahre alte Fossilien aus China sprechen nun dafür, dass frühe Ambulacrarier bereits mit gefiederten Tentakeln Nahrung sammelten. Damit gerät die Vorstellung eines tentakellosen, über Kiemenspalten filtrierenden Wurms als Ausgangsform ins Wanken.
Xi’an (China). Seesterne, Seeigel und Seelilien gehören gemeinsam mit Eichelwürmern und Flügelkiemern zu den Ambulacrariern. Die Verwandtschaft dieser Tiere ist gut belegt, doch ihre heutigen Körperformen könnten kaum verschiedener sein. Echinodermen wie Seesterne besitzen häufig eine fünfstrahlige Symmetrie und ein Kalkskelett, während viele Hemichordaten weich, länglich und beidseitig symmetrisch sind.
Wie der letzte gemeinsame Vorfahr dieser beiden Linien gebaut war, ließ sich deshalb bisher nur indirekt rekonstruieren. Eine verbreitete Hypothese sah in ihm einen tentakellosen, wurmförmigen Bodenbewohner, der Nahrung mit Hilfe seines Rachens und von Kiemenspalten aus dem Wasser filterte. Neue Fossilien aus der Chengjiang-Fauna im Südwesten Chinas sprechen nun für ein anderes Bild.
Forscher der Northwest University (NWU) um Jian Han haben vier Exemplare einer neuen Art untersucht, die sie Yujingia glutenotunica nannten. Die rund 8,5 bis 22 Millimeter langen Tiere lebten vor etwa 518 Millionen Jahren im frühen Kambrium. Erhalten sind ein glatter, zylindrischer Körper, Teile des Darms und zwei deutlich verschiedene Gruppen von Anhängen.
Besonders auffällig sind sechs federartig verzweigte Tentakel mit einer Nahrungsrinne. Ihre seitlichen Äste sind V-förmig angeordnet und dürften Schwebstoffe aus dem Wasser eingefangen haben. Darunter saßen schmale, glatte Anhänge, die das Tier wahrscheinlich zeitweise am Meeresboden verankerten. Eine helle Membran um den Eingeweidebereich interpretieren die Autoren als ursprüngliche Körperwand und nicht als spätere Verformung bei der Fossilisation.
Um diese Deutung abzusichern, verglich das Team die Fossilien zudem mit dem Zerfall heutiger Federsterne im Meerwasser. Die erhaltene Hülle passt demnach zu weichem Körpergewebe, das unter günstigen Bedingungen konserviert werden kann. Damit liefert Yujingia seltene Einblicke in einen frühen Ambulacrarier ohne mineralisiertes Skelett.
Für die systematische Einordnung haben die Wissenschaftler 505 anatomische Merkmale von 100 lebenden und ausgestorbenen Tiergruppen zusammengetragen. Eine bayessche Stammbaumanalyse platziert Yujingia näher am letzten gemeinsamen Vorfahren der heute lebenden Ambulacrarier als zuvor beschriebene kambrische Fossilien dieser Verwandtschaft. Yujingia ist damit keine nachgewiesene direkte Ahnenform, sondern eine besonders ursprüngliche Stammgruppenform nahe dem entscheidenden Abzweig.
Die Kombination der Merkmale ist dabei entscheidend. Das Tier besaß noch keinen mineralisierten Kalkpanzer und auch nicht den dreigeteilten Körperbau moderner Eichelwürmer. Zugleich verfügte es bereits über ein komplexes System aus gefiederten Tentakeln, dessen Aufbau an die Nahrungsorgane heutiger Seelilien und Flügelkiemer erinnert.
Aus der Position im Stammbaum und einer Rekonstruktion ursprünglicher Merkmale leiten die Autoren ab, dass der gemeinsame Vorfahr der Ambulacrarier wahrscheinlich schon mit Tentakeln Nahrung sammelte. Das Modell eines vollständig tentakellosen, allein über den Rachen filtrierenden Wurms wird dadurch weniger wahrscheinlich. Die charakteristischen Kalkskelette der Echinodermen und der spezialisierte Vorderkörper vieler Eichelwürmer könnten demnach erst später in getrennten Linien entstanden sein.
Damit verschiebt sich vor allem die Reihenfolge wichtiger Neuerungen. Komplexe Fang- und Filterstrukturen könnten damit älter sein als die mineralisierten Skelette und fünfstrahligen Körperformen, die viele heutige Echinodermen prägen. Die Studie verbindet frühe weiche Bodenbewohner mit späteren, stark spezialisierten Formen derselben Großgruppe.