Fossiles Exemplar von Stanleycaris hirpex. (Jean-Bernard Caron, © Royal Ontario Museum) Da der Walcott-Steinbruch in Kanada – die erste Ausgrabungsstätte im Burgess-Schiefer – auf einer Höhe von über 1.500 Metern über dem Meeresspiegel liegt, kann man sich kaum eine Zeit vorstellen, in der er vom Meer überschwemmt wurde. Und doch ist es gerade deshalb zu einem der berühmtesten und einzigartigsten Fossilienstandorte der Welt geworden.
Vor 508 Millionen Jahren wurden Tausende von bizarren Kreaturen durch eine plötzliche Schlammlawine unter Wasser sofort getötet würde zum Burgess Shale werden , wodurch eine Zeitkapsel geschaffen wurde, die Wissenschaftlern einen Blick in die mittlere Kambriumperiode ermöglicht.
Zu dieser Zeit war das Meerwasser warm und voller neuer Lebensformen, und eine Tierordnung wurde gerufen radiodonts lebten von ihrer Fähigkeit zu schwimmen und Beute zu jagen. Radiodonten haben einen gemeinsamen Vorfahren mit modernen Arthropodentieren wie Insekten, Spinnentieren und Krebstieren und sind eine der ikonischen Kreaturen des Kambriums, die im Burgess-Schiefer entdeckt wurden.
Und doch ist die Menge an Fossilien aus der Fundstelle so enorm, dass Wissenschaftler über zwei Jahrzehnte brauchten, um die vollständigsten Exemplare eines Radiodont, die jemals gesehen wurden, ordnungsgemäß zu dokumentieren.
Radiodon-Fossilien sind selten und oft fragmentiert, was zu wissenschaftlichen Auseinandersetzungen über ihre Interpretation geführt hat. Aber neue Forschungen – bei denen Wissenschaftler einen Cache mit 268 Exemplaren analysierten Stanleycaris hirpex die sich seit über zwei Jahrzehnten in der Sammlung des Royal Ontario Museum befinden – hat damit begonnen, die Teile der Radiodont-Evolution wieder zusammenzusetzen.
Einige der Exemplare in der Studie waren im Ganzen erhalten, was den Forschern einen vollständigen Überblick über ihren Körperplan bot.
Stanleycaris ist der kleinste aller bekannten Radiodonten: Ihre Körper im Fossilienbestand sind zwischen 10 und 83 Millimeter lang.
Und doch boten diese Exemplare einen noch nie dagewesenen Einblick in das Gehirn von Stanleycaris , von dem 84 Fossilien in „erstaunlicher Qualität“ erhalten blieben.
„Wir können sogar feine Details erkennen, etwa visuelle Verarbeitungszentren, die die großen Augen bedienen, und Spuren von Nerven, die in die Gliedmaßen eindringen.“ sagte Hauptautor Joseph Moysiuk .
Moysiuk, ein Doktorand in den Bereichen Ökologie und Evolutionsbiologie an der University of Toronto, sagte, die Details seien so klar, „als ob wir ein Tier betrachten würden, das gestern gestorben ist“.
Die Fossilien enthüllten zwei Gehirnsegmente: ein Protocerebrum (ein Abschnitt, der mit den Facettenaugen moderner Arthropoden verbunden ist) und ein Deutocerebrum (das bei lebenden Arthropoden die Nerven in den Antennen steuert und eine Rolle in ihrer Version des „Geruchs“ spielt). In Stanleycaris Diese Segmente sind mit den Augen bzw. Vorderklauen verbunden.
Die Wissenschaftler glauben Stanleycaris Das versteinerte Gehirn von Arthropoden liefert Hinweise auf eine frühe Differenzierung zwischen Kopf- und Rumpfsegment.
„Wir kommen zu dem Schluss, dass ein zweigeteilter Kopf und ein zweigeteiltes Gehirn tiefe Wurzeln in der Abstammungslinie der Arthropoden haben und dass seine Entwicklung wahrscheinlich dem dreigeteilten Gehirn vorausging, das alle lebenden Mitglieder dieses vielfältigen Tierstamms charakterisiert.“ sagte Moysiuk .
Dieses dritte Gehirnsegment der Arthropoden, das Tritocerebrum, das im Allgemeinen mit den Mundwerkzeugen der Arthropoden und dem vorderen Ende des Verdauungssystems des Tieres in Verbindung gebracht werden könnte, fehlte in Stanleycaris .
Rekonstruktion von S. hirpex Schwimmen über Fossilien. (Sabrina Cappelli © Royal Ontario Museum)
Aber was Stanleycaris Vielleicht fehlte ihm das Gehirn, aber die Augen machten das mehr als wett.
„Die Anwesenheit eines riesigen dritten Auges in.“ Stanleycaris war unerwartet“, sagte Jean-Bernard Caron , Moysiuks Doktorvater und Co-Autor des Artikels.
Dieses Merkmal, das noch nie zuvor bei einem Radiodont beobachtet wurde, veranlasste die Forscher, andere Panarthropoden aus dem Kambrium neu zu bewerten und dabei Hinweise auf ähnliche Mittelaugen zu finden.
Ihre Entdeckung stützt die Theorie, dass mittlere Augen Teil des „Grundrisses“ von Arthropoden sind, zusammen mit dem bekannteren Paar seitlicher Augen, die wir bei Lebewesen wie Krabben sehen.
Die Wissenschaftler stellten auch fest, dass die Schwimmlappen von Radiodonts etwa zur gleichen Zeit wie diese komplexeren Augenmerkmale entstanden, die sich ihrer Meinung nach entwickelt haben könnten, um den aktiveren Lebensstil des Raubtiers zu unterstützen.
„Diese Tiere sahen noch bizarrer aus, als wir dachten, zeigen uns aber auch, dass die frühesten Arthropoden bereits eine Vielzahl komplexer visueller Systeme entwickelt hatten, wie viele ihrer modernen Verwandten.“ sagte Caron .
Die Wissenschaftler sagten auch, dass radiodontische Proben in einzigartiger Weise dazu geeignet seien, Informationen über die Entwicklung von Arthropoden aus anderen nahen lebenden Verwandten wie Samtwürmern und Bärtierchen zu liefern.
„Diese Fossilien ähneln einem Rosetta-Stein und tragen dazu bei, Merkmale von Radiodonten und anderen frühen fossilen Arthropoden mit ihren Gegenstücken in überlebenden Gruppen zu verknüpfen.“ sagte Moysiuk .
Dieses Papier ist veröffentlicht in Aktuelle Biologie .