Sensationelle Entdeckung in altem Museumsstück: CT-Scan enthüllt erstaunlich detailliertes Gehirn in 319 Millionen Jahre altem Fischschädelfossil. Versteinerte Nervenstrukturen werfen ein neues Licht auf die frühe Evolutionsgeschichte der heute größten Fischgruppe, der Rochenflossenfische. Darüber hinaus zeigt die Studie, dass paläontologische Schätze möglicherweise darauf warten, in vielen anderen Fossilien entdeckt zu werden, sagen Forscher.
Knochen, Zähne, Rüstungen – meist zeugen die Überreste fester Strukturen von vergangenen Kreaturen. Weichteile wie Muskeln, Organe und Nerven hingegen hinterlassen kaum fossile Spuren. Dass dies prinzipiell möglich ist, haben jedoch bereits frühere Studien gezeigt. Beispielsweise wurden fossile Organe in alten Krebstieren gefunden, und es wurde bereits über fossile Gehirne berichtet. Fossilien neuronaler Strukturen wurden bereits vor 300 Millionen Jahren in uralten Arthropoden und Knorpelfischen gefunden. Ein besonders alter und sehr gut erhaltener Fund ist nun Teil dieser Sammlung.
Zufällige Entdeckungen in musealen Werken
Versteinerte Gehirne wurden in Fossilien gefunden, die seit etwa 100 Jahren bekannt sind. Dies ist ein kleiner Fischschädel, der aus einer Kohlemine in Lancashire geborgen wurde und erstmals 1925 gemeldet wurde. Das Fossil wurde seitdem im Manchester Museum aufbewahrt. Der Schädel stammt von einem Exemplar von Coccocephalus wildi, etwa 20 Zentimeter lang und schätzungsweise 319 Millionen Jahre alt. Nach morphologischen Merkmalen war Coccocephalus ein früher Vertreter von Fischen mit Rochenflossen. Dies ist heute die größte Fischgruppe, und aufgrund der Artenvielfalt machen Rochenflossenfische etwa die Hälfte aller Wirbeltiere aus.
Der atemberaubende Fund im versteinerten Fischschädel war ein Zufall, wie Forscher um Seniorautor Matt Friedman von der University of Michigan in Ann Arbor berichten. Sie hatten nicht damit gerechnet, ein Gehirn zu finden, sondern hofften, durch eine Untersuchung mittels Computertomographie (CT) Einblicke in die innere Knochenstruktur zu gewinnen. „Ich habe das Fossil gescannt und festgestellt, dass bei der Visualisierung der Daten ein ungewöhnliches Objekt im Schädel auftaucht“, berichtet Friedman. „Diese Entität schien eine wohldefinierte Struktur zu haben“, sagt der Paläontologe. Nachfolgende Untersuchungen ergaben zunehmend, dass es sich um ein bis ins kleinste Detail erhaltenes Gehirnfossil handelte.
erstaunliche Eigenschaften
Die Analyse seiner komplexen Struktur zeigt, dass das Coccocephalus-Gehirn ein rosinengroßes Zentrosom und drei Hauptregionen enthält, die dem Vorderhirn, dem Mittelhirn und dem Hinterhirn moderner Fische entsprechen. Aber die Struktur spiegelte auch etwas sehr Überraschendes wider. Im Gegensatz dazu entwickeln sich die Gehirne aller modernen Streifenflossenfische, indem sie Gewebe vom Inneren des Embryos nach außen falten, erklärt er. Bei allen anderen Wirbeltieren faltet sich Nervengewebe während der Gehirnentwicklung nach innen. „Dieses Fossil stellt also ein vorevolutionäres Stadium für dieses charakteristische Merkmal des Rochenfischgehirns dar“, sagt Friedman. Sein Kollege Rodrigo Figueroa kommentierte:
Was die überraschend gute Konservierung anbelangt, vermuten die Forscher, dass die Fische nach ihrem Tod sehr schnell in sauerstoffarmen Sedimenten begraben wurden, die ihre Zersetzung wahrscheinlich verlangsamt haben.Die Umgebung könnte dazu beigetragen haben, empfindliches Gehirngewebe zu erhalten. Es ist also wahrscheinlich, dass sie schließlich durch dichtere Mineralien ersetzt wurden, sagen Forscher.
Wie sie betonen, hat diese Forschung jetzt auch eine grundlegende Botschaft. „Es zeigt, wie weiche Strukturen erhalten bleiben und dass sie möglicherweise in Fossilien schlummern, die wir seit langem kennen – in diesem Fall über 100 Jahre“, sagt Friedman. Figueroa fährt fort: „Angesichts der weit verbreiteten Verfügbarkeit moderner Bildgebungstechnologie bin ich skeptisch, dass, selbst wenn wir feststellen, dass Gehirne und andere Weichteile von Fossilien viel häufiger konserviert werden, als wir bisher angenommen haben. Ich wäre nicht überrascht.“
Quelle: University of Michigan, Artikel: Nature, Doi: 10.1038/s41586-022-05666-1
