Die Vision eines Künstlers von Qikiqtania. (Alex Boersma/CC BY-ND) Vor etwa 365 Millionen Jahren verließ eine Gruppe von Fischen das Wasser, um an Land zu leben.
Diese Tiere waren früh Tetrapoden , eine Abstammungslinie, die viele tausend Arten umfassen würde, darunter Amphibien, Vögel, Eidechsen und Säugetiere. Die Menschen sind Nachkommen dieser frühen Tetrapoden, und wir teilen das Erbe ihres Übergangs vom Wasser zum Land.
Aber was wäre, wenn sie, anstatt sich an die Küste zu wagen, umgekehrt wären? Was wäre, wenn diese Tiere, kurz bevor sie das Wasser verließen, sich zurückgezogen hätten, um wieder in offeneren Gewässern zu leben?
Ein neues Fossil deutet darauf hin, dass ein Fisch tatsächlich genau das getan hat. Im Gegensatz zu anderen nahe verwandten Tieren, die ihren Körper mit ihren Flossen auf dem Grund des Wassers abstützten und sich vielleicht gelegentlich an Land wagten, verfügte dieses neu entdeckte Lebewesen über Flossen, die zum Schwimmen gedacht waren.
Tom Stewart hält das Qikiqtania-Fossil. (Stephanie Sang/CC BY-ND)
Im März 2020 war ich an der University of Chicago und Mitglied der Biologie Neil Shubins Labor. Ich arbeitete mit Justin Lemberg, einem anderen Forscher in unserer Gruppe, an der Verarbeitung eines Fossils, das 2004 während einer Expedition in die kanadische Arktis gesammelt wurde.
Von der Oberfläche des Felsens, in den es eingebettet war, konnten wir Fragmente des Kiefers sehen, etwa 5 cm lang und mit spitzen Zähnen. Es gab auch Flecken mit weißen Schuppen mit holpriger Textur. Die Anatomie gab uns subtile Hinweise darauf, dass es sich bei dem Fossil um einen frühen Tetrapoden handelte. Aber wir wollten ins Innere des Felsens sehen.
Deshalb verwendeten wir eine Technologie namens CT-Scannen, bei der Röntgenstrahlen durch die Probe geschossen werden, um nach allem zu suchen, was darin verborgen sein könnte und nicht sichtbar ist.
Am 13. März scannten wir ein unscheinbares Stück Fels, auf dessen Oberseite sich ein paar Schuppen befanden, und stellten fest, dass darin eine komplette Flosse vergraben war. Uns fiel die Kinnlade herunter. Ein paar Tage später wurden das Labor und der Campus geschlossen und COVID 19 hat uns in den Lockdown geschickt.
Die Flosse kam zum Vorschein
Eine solche Flosse ist äußerst kostbar. Es kann Wissenschaftlern Hinweise darauf geben, wie sich die frühen Tetrapoden entwickelten und wie sie vor Hunderten von Millionen Jahren lebten. Beispielsweise können wir anhand der Form bestimmter Knochen im Skelett Vorhersagen darüber treffen, ob ein Tier schwamm oder ging.
Obwohl der erste Scan der Flosse vielversprechend war, mussten wir das Skelett in hoher Auflösung sehen. Sobald wir wieder auf den Campus durften, half uns ein Professor der geophysikalischen Fakultät der Universität, den Block mit einer Steinsäge abzuschneiden.
Dadurch wurde der Block mehr Flosse und weniger Stein, was einen besseren Scan und eine genauere Sicht auf die Flosse ermöglichte.
Als sich der Staub verzogen hatte und wir die Daten zu Kiefer, Schuppen und Flosse analysiert hatten, wurde uns klar, dass es sich bei diesem Tier um eine neue Art handelte. Darüber hinaus stellt sich heraus, dass dies einer der engsten bekannten Verwandten der Wirbeltiere mit Gliedmaßen ist – den Lebewesen mit Fingern und Zehen.
Wir haben es benannt Qikiqtania wakei . Sein Gattungsname, ausgesprochen „kick-kiq-tani-ahh“, bezieht sich auf die Inuktitut-Wörter Qikiqtaaluk oder Qiqiqtani , der traditionelle Name für die Region, in der das Fossil gefunden wurde .
Als dieser Fisch vor vielen hundert Millionen Jahren lebte, war dies eine warme Umgebung mit Flüssen und Bächen. Sein Artname ehrt den Verstorbenen David Wake , ein Wissenschaftler und Mentor, der so viele von uns auf dem Gebiet der Evolutions- und Entwicklungsbiologie inspiriert hat.
Skelette erzählen, wie ein Tier lebte
Qikiqtania verrät viel über eine kritische Zeit in der Geschichte unserer Abstammung. Seine Schuppen verraten den Forschern eindeutig, dass es unter Wasser lebte. Sie zeigen Sinneskanäle, die es dem Tier ermöglicht hätten, den Wasserfluss um seinen Körper herum wahrzunehmen.
Seine Kiefer verraten uns, dass er als Raubtier auf Futtersuche war, indem er seine Beute mit einer Reihe von Reißzähnen biss und festhielt und durch Saugen Nahrung in sein Maul zog.
Aber es ist Qikiqtania Besonders überraschend ist die Brustflosse. Es hat einen Oberarmknochen, genau wie unser Oberarm. Aber Qikiqtania Es hat eine sehr eigenartige Form.
Frühe Tetrapoden, so Tiktaalik , haben Oberarmknochen, die an der Unterseite einen markanten Grat und eine charakteristische Reihe von Höckern haben, an denen Muskeln ansetzen. Diese knöchernen Beulen verraten uns, dass die frühen Tetrapoden auf dem Grund von Seen und Bächen lebten und ihre Flossen oder Arme nutzten, um sich abzustützen, zunächst auf dem Boden unter Wasser und später an Land.
Qikiqtania Der Oberarmknochen ist anders. Es fehlen die charakteristischen Grate und Prozesse. Stattdessen ist sein Oberarm dünn und bumerangförmig, und der Rest der Flosse ist groß und paddelartig. Diese Flosse wurde zum Schwimmen gebaut.
Während andere frühe Tetrapoden am Wasser spielten und lernten, was das Land zu bieten hatte, Qikiqtania habe etwas anderes gemacht. Sein Humerus ist wirklich anders als alle anderen bekannten.
Meine Kollegen und ich denken, dass es das zeigt Qikiqtania hatte sich vom Ufer zurückgezogen und sich so entwickelt, dass er wieder über dem Boden und im offenen Wasser lebte.
Evolution ist kein Marsch in eine Richtung
Evolution ist kein einfacher, linearer Prozess . Auch wenn es den Anschein haben mag, dass die frühen Tetrapoden unweigerlich zum Leben an Land tendierten, Qikiqtania zeigt genau die Grenzen einer solchen Richtungsperspektive.
Die Evolution hat keine Leiter zum Menschen gebaut. Es handelt sich um eine komplexe Reihe von Prozessen, die zusammen den verworrenen Baum des Lebens wachsen lassen. Neue Arten entstehen und sie diversifizieren sich. Zweige können in beliebig viele Richtungen verlaufen.
(Neil Shubin/CC BY-ND)
Oben: Neil Shubin, der das Fossil gefunden hat, zeigt über das Tal auf die Stelle, an der Qikiqtania auf Ellesmere Island entdeckt wurde.
Dieses Fossil ist aus vielen Gründen etwas Besonderes. Es ist nicht nur ein Wunder, dass dieser Fisch Hunderte Millionen Jahre lang im Gestein konserviert wurde, bevor er von Wissenschaftlern in der Arktis entdeckt wurde Ellesmere-Insel . Es ist nicht nur bemerkenswert vollständig, da seine vollständige Anatomie durch einen Zufall an der Schwelle zu einem globalen Ereignis enthüllt wurde Pandemie .
Es bietet auch zum ersten Mal einen Einblick in die größere Vielfalt und Vielfalt der Lebensstile der Fische am Übergang vom Wasser zum Land. Es hilft Forschern, mehr als nur eine Leiter zu sehen und diesen faszinierenden, verworrenen Baum zu verstehen.
Entdeckungen hängen von der Gemeinschaft ab
Qikiqtania wurde auf dem Land der Inuit gefunden und gehört dieser Gemeinschaft. Meine Kollegen und ich konnten diese Forschung nur aufgrund der Großzügigkeit und Unterstützung von Einzelpersonen in den Weilern Resolute Bay und Grise Fiord, den Iviq-Jägern und Fallenstellern von Grise Fiord und dem Ministerium für Kulturerbe und Kultur von Nunavut durchführen.
An sie, im Namen unseres gesamten Forschungsteams, „nakurmiik“. Danke schön. Paläontologische Expeditionen in ihr Land haben unser Verständnis der Geschichte des Lebens auf der Erde wirklich verändert.
COVID-19 hielt in den letzten Jahren viele Paläontologen davon ab, zu reisen und Feldstandorte auf der ganzen Welt zu besuchen. Wir freuen uns darauf, wiederzukommen, alte Freunde zu besuchen und erneut auf die Suche zu gehen.
Wer weiß, welche anderen Tiere sich in unscheinbaren Steinblöcken verstecken und darauf warten, entdeckt zu werden? 
Thomas Stewart , Assistenzprofessor für Biologie, Penn State
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