Die ältesten Fossilien geben neue Einblicke in die Evolution der Schlangen

Schlangen sind die Spätzünder unter den Reptilien. Bisher sah ihre Evolutionsgeschichte so aus, als wären sie als Echsen vor 100 Millionen in ein Erdloch gekrabbelt und als Schlangen wieder heraus gekrochen. Während dieser Zeit klafft eine riesige Lücke bei den fossilen Befunden. Sehr zur Freude der Kreationisten, die darin die Bestätigung sehen, dass die Schlange ihre Beine als Strafe für die Verführung Evas verlor und somit die Bibel eine exakte Naturgeschichte der Erde ist.

Wissenschaftler ahnen aber schon seit einiger Zeit, dass die Entwicklungsgeschichte der Schlange weiter als die 100 Millionen Jahren zurückreicht. Vermutet wurden die Ursprünge etwa vor 140 Millionen Jahren. Aber die Beweise fehlten. Dank neuer Funde wissen wir nun mehr. Ein internationales Forscherteam, geführt von Michael Caldwell von der University of Alberta, Kanada, analysierte frühere Fossilienfunde von Schlangen aus England, Portugal und den USA und verglich diese mit den Merkmalen der modernen Schlangen und Echsen.

 

Stand der aktuellen Forschung

Die bisherigen Erkenntnisse über die Evolution der Schlangen stützen sich auf einzelne isolierte Funde:

– Einen Wirbel, gefunden in Afrika, etwa 100 Millionen Jahre alt
– Einen Wirbel und ein Kiefer, gefunden in Nordamerika, etwa 98-64 Millionen Jahre alt
– Fast vollständige Skelette, einige davon mit hinteren Gliedmassen, gefunden im Mittelmeerraum, etwa 98-95 Millionen Jahre alt
– Zwei verschiedene Taxa von vollständigen Schlangen, gefunden in Argentinien, etwa 94-92 und 86-80 Millionen Jahre alt

Portugalophis lignites in a gingko tree. Image credit: Julius Csotonyi.

Anhand der Schädelreste aus Portugal und den Merkmale der Schlangen aus jener Zeit entstand diese Rekonstruktion der neuen urzeitlichen Schlangenart „Portugalophis lignites“, die ihre Beinchen wahrscheinlich zum Klettern verwendete (C) www.sci-news.com, Julius Csotonyi

 

Explosion der Artenvielfalt

Diese Fossilien stammen alle etwa aus dem gleichen Zeitraum. Die Forschung über die Evolution der Schlangen konzentrierte sich deshalb auf die Kreidezeit. Das Forscherteam entdeckte jedoch 2014 vier neue Schlangenarten, die deutlich älter sind: etwa um 176-143 Millionen Jahre alt. Sie fanden Schädelreste in Grossbritannien, Portugal und den Vereinigten Staaten. Diese Daten erweitern den geologischen Bereich der Schlangen um fast 70 Millionen Jahre in die Mitte des Mesozoikums, also in die erdgeschichtlichen Periode namens Jura (vor 200-145 Millionen Jahren). Dies weist auf eine übereinstimmende Herkunft mit anderen Schuppenkriechtieren hin und zwar zu jener Zeit, als das Aufbrechen des einen grossen Kontinents Pangeas in Laurasia (Europa und Asien) und Gondwana (Süd- und Nordamerika) in seiner Endphase war. Das Aufbrechen des Superkontinents Pangea in unzählige Teile führte zu einer Zerstückelung des Lebensraums und dürfte so die Ausprägung zahlreicher neuen Arten begünstigt haben. Diese Explosion der Artenvielfalt fand vor allem bei den Reptilien statt.

Zu beachten ist, dass die frühen Schlangen zur gleichen Zeit auftraten, wie die Taxa der Schleichartigen (Blindschleiche und andere Echsen) und eine Lücke in der phylogenetischen Entwicklung der Tiere schliesst. Die älteste Urschlange fand man in Südengland und stammt aus der Mitte der Jurazeit (vor 167 Millionen Jahre). In Colorado und in Portugal fand man die zweitältesten Tiere mit einem Alter von 155 Millionen Jahren. Die jüngste der vier Schlangen ist etwa 150 Millionen Jahre alt.

Im Januar 2015 veröffentlichte Caldwell im Fachmagazin „Nature Communications“ (Open Access Zeitschrift des renommierten Fachjournals Nature) seine Ergebnisse unter dem Titel: The oldest known snakes from the Middle Jurassic-Lower Cretaceous provide insights on snake evolution. So erweiterte er die dokumentiere Entstehungsgeschichte der Schlangen um rund 70 Millionen Jahren und bringt frisches Material für Theorien über die Evolution der Schlangen.
Fakt ist bisher, dass die Schlange vor langer Zeit Gliedmassen besass. So zeigten Funde aus der Zeit vor 100 Millionen Jahren auf, dass einige Schlangen noch über mickrige Hinterläufe verfügten.

 

Die ewige Streifrage: Ursprung im Wasser vs. Ursprung an Land

Keinen Konsens fand die Forschercommunity bisher, wann genau die Schlange ihre Beine verlor: zu Land oder im Wasser und von welchem Tier sie überhaupt abstammt. Zur Auswahl standen bisher das riesige Meeresreptil Mosasaurus und landlebende Echsen. In den letzten Jahren wurde die These von der Landtier-Herkunft mehrmals bestätigt, u. a. von Hassan Zaher 2006. Cadwells Studie bekräftigt diese These weitestgehend.
So sei die Evolutionsgeschichte der Schlange komplexer verlaufen, als die Forscher bisher annahmen. Der typische Schlangenkopf habe sich schon ausgeprägt, bevor sie beinlos wurde. Bei allen vier untersuchten Funden konnten Merkmale von Echsen, aber auch von Schlangen, nachgewiesen werden. Dies zeigt auf, dass ihre Evolution vor der mittleren Juraperiode begonnen haben muss.
Für die Paläontologie eröffnen sich so neue Forschungsmöglichkeiten. Sie muss nun nicht nur die klaffende Lücke in der Befundhistorie zwischen 140 und 100 Millionen Jahren füllen, sie kann nun auch gezielt in tieferen Gesteinsschichten nach den Frühschlangen graben.

Die Entwicklung zur Schlange begann, Caldwell zufolge, höchstwahrscheinlich bei landlebenden Echsen. Ganz weg vom Wasser waren sie aber nicht. Die vier untersuchten Spezien hatten alle in ihrer Lebensweise eine Verbindung zum Wasser. Die europäischen Arten lebten in Sümpfen, während die amerikanische Art im Uferbereich eines Flusses lebte. Dies lässt auf eine semi-aquatische Lebensweise schliessen.
In einem solchen Habitat zwischen Land und Wasser ist eine Flexibilität in der Art der Bewegung von evolutionärem Vorteil. Hier könnte sich der Schritt von der Echse zur Schlange vollzogen haben.

Parviraptor estesi swimming in freshwater lake with snails and algae. Image credit: Julius Csotonyi.

Rekonstruktion der neuen Art „Parviraptor estesi“, die wahrscheinlich eine semi-aquatische Lebensweise führte und ihre Beinchen als Paddel benutzte. Sie lebte vor 167 Millionen Jahre im heutigen Gebiet von Grossbritannien (C) www.sci-news.com, Julius Csotonyi

 

Die Suche nach neuen Fossilien

Die Frage ist nur: Warum ist hier im Fossilienbestand eine grosse Lücke bzw. warum findet man nach dieser Lücke so viele Belege?
Ein Erklärungsansatz kann die Grössenordnung der Funde sein. Eine grosse Körpermasse begünstigt eine Fossilierung: so existieren von grossen Wirbeltiere mehr Funde, als von den Kleinen. Zumal es leichter ist einen 13 Meter grossen Giganotosaurus zu finden als einen wenigen Millimeter grossen Knochenfresserwurm (dieser überlebte das Massensterben der Dinosaurier in Kadavern von Schildkröten und nagt heute noch gemütlich an Knochen von toten Meerestieren).
Die meisten Funde stammen aus der mittleren Kreidezeit, wie bei allen Urzeittieren. Zur jener Zeit prägten sich die grösseren Tierarten aus. Die Urzeitschlangen erreichten eine ähnliche Grösse wie die heutigen. Auch die ältesten Fossilien stammen aus dieser Zeit.
Fossile kleiner Tieren werden auch eher in Bruchstücken gefunden. Bei einem kleinen Kadaver besteht die Chance einfach höher, dass er zerstört, fortgespült, weggetragen oder einfach nur zerstückelt wird. Auch die vier neu beschriebenen Arten sind nur in fossilen Fragmenten enthalten. Zum Glück der Forscher wurden die wichtigsten Stücke für die Rekonstruktion der Stammesgeschichte gefunden: Kiefer mit Bezahnung, Wirbel und Teile der Hüftknochen. Diese Puzzlestückchen reichen aus, damit die Familiengeschichte der Schlangen um 70 Millionen Jahre weiterzuschreiben.

Diablophis gilmorei hiding in a ceratosaur skull. Image credit: Julius Csotonyi.

So sah die neuentdeckte Art „Diablophis gilmorei“ aus, gefunden in Colorado mit einem  Alter von 155 Millionen Jahren. Die Färbung der Schuppen leitet sich immer von modernen Schlangen ab. (C) www.sci-news.com, Julius Csotonyi

 

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