500 Millionen Jahre alte Fossilien lösen ein jahrhundertealtes Rätsel der Evolution des Lebens auf der Erde

Künstlerische Rekonstruktion von Gangtoucunia aspera, wie sie vor etwa 514 Millionen Jahren auf dem kambrischen Meeresboden ausgesehen hätte. Ein Teil des Skeletts des Individuums im Vordergrund wurde entfernt, um den weichen Tumor innerhalb des Skeletts zu zeigen. Bildnachweis: Rekonstruktion von Xiaodong Wang

Wissenschaftler konnten endlich ein jahrhundertealtes Rätsel in der Evolution des Lebens auf der Erde lösen und enthüllen, wie die ersten Tiere aussahen, die Skelette bildeten. Diese Entdeckung wurde durch die außergewöhnlich gut erhaltene Sammlung von Fossilien ermöglicht, die in der östlichen Provinz Yunnan, China, entdeckt wurden. Die Ergebnisse der Forschung wurden am 2. November in der Fachzeitschrift veröffentlicht Verfahren der Royal Society B.

Während eines Ereignisses namens Kambrische Explosion vor etwa 550 bis 520 Millionen Jahren tauchten die ersten Tiere, die robuste, starke Skelette bauten, plötzlich im Fossilienbestand im Handumdrehen eines geologischen Auges auf. Viele dieser frühen Fossilien sind einfache hohle Röhren mit einer Länge von wenigen Millimetern bis zu mehreren Zentimetern. Die Tierart, die diese Skelette herstellte, war jedoch fast völlig unbekannt, da ihnen die Erhaltung der Weichteile fehlt, die erforderlich sind, um sie als zu den heute noch lebenden großen Tiergruppen zugehörig zu identifizieren.

Fossiles Exemplar (links) und schematisches Diagramm (rechts) von Gangtoconia aspera konservierten Weichteilen, einschließlich Darm und Tentakeln. Bildnachweis: Luke Parry und Guangxu Zhang

Vier Proben von Gangtokonya aspera Mit noch intaktem Weichgewebe, einschließlich der Eingeweide und Mundteile, wurde es in die neue Gruppe von Fossilien aus 514 Millionen Jahren aufgenommen. Diese zeigen, dass diese Art einen Mund hatte, der von einem Ring aus glatten, unverzweigten Krallen von etwa 5 mm Länge umgeben war. Es ist wahrscheinlich, dass diese verwendet wurden, um Beute wie kleine Arthropoden zu stechen und zu fangen. Das zeigen auch Ausgrabungen Gangtokunya Er hatte einen Blinddarm (nur an einem Ende offen), der in innere Hohlräume unterteilt war und die Länge der Röhre ausfüllte.

Diese Merkmale findet man heute nur noch bei modernen Quallen, Anemonen und ihren Verwandten (bekannt als Nesseltiere), Organismen, deren Weichteile im Fossilienbestand äußerst selten sind. Die Studie zeigte, dass diese einfachen Tiere zu den ersten gehörten, die solide Skelette bauten, die einen Großteil des bekannten Fossilienbestands ausmachen.

Laut den Forschern Gangtokunya Es hätte ähnlich ausgesehen wie eine moderne Scyphozoen-Qualle mit einer starren röhrenförmigen Struktur, die an einem Grundsubstrat befestigt ist. Der Mund des Tentakels ragte aus der Röhre heraus, hätte sich aber in die Röhre zurückziehen können, um Raubtieren auszuweichen. Im Gegensatz zu den Polypen lebender Quallen ist die Röhre Gangtokunya Hergestellt aus Calciumphosphat, einem harten Mineral, aus dem unsere Zähne und Knochen bestehen. Die Verwendung dieser Materialien zum Bau von Skeletten ist bei Tieren im Laufe der Zeit seltener geworden.

Eine Nahaufnahme des Mundes der Tuconia aspera der Gang, die die Tentakel zeigt, die zum Fangen von Beute hätten verwendet werden können. Bildnachweis: Luke Parry und Guangxu Zhang

Korrespondenzautor Dr. Luke Barry, Departement Erdwissenschaften,[{“ attribute=““>University of Oxford, said: “This really is a one-in-million discovery. These mysterious tubes are often found in groups of hundreds of individuals, but until now they have been regarded as ‘problematic’ fossils, because we had no way of classifying them. Thanks to these extraordinary new specimens, a key piece of the evolutionary puzzle has been put firmly in place.”

The new specimens clearly demonstrate that Gangtoucunia was not related to annelid worms (earthworms, polychaetes and their relatives) as had been previously suggested for similar fossils. It is now clear that Gangtoucunia’s body had a smooth exterior and a gut partitioned longitudinally, whereas annelids have segmented bodies with transverse partitioning of the body.

The fossil was found at a site in the Gaoloufang section in Kunming, eastern Yunnan Province, China. Here, anaerobic (oxygen-poor) conditions limit the presence of bacteria that normally degrade soft tissues in fossils.

Fossil specimen of Gangtoucunia aspera preserving soft tissues, including the gut and tentacles (left and middle). The drawing at the right illustrates the visible anatomical features in the fossil specimens. Credit: Luke Parry and Guangxu Zhang

PhD student Guangxu Zhang, who collected and discovered the specimens, said: “The first time I discovered the pink soft tissue on top of a Gangtoucunia tube, I was surprised and confused about what they were. In the following month, I found three more specimens with soft tissue preservation, which was very exciting and made me rethink the affinity of Gangtoucunia. The soft tissue of Gangtoucunia, particularly the tentacles, reveals that it is certainly not a priapulid-like worm as previous studies suggested, but more like a coral, and then I realised that it is a cnidarian.”

Although the fossil clearly shows that Gangtoucunia was a primitive jellyfish, this doesn’t rule out the possibility that other early tube-fossil species looked very different. From Cambrian rocks in Yunnan province, the research team has previously found well-preserved tube fossils that could be identified as priapulids (marine worms), lobopodians (worms with paired legs, closely related to arthropods today), and annelids.

Co-corresponding author Xiaoya Ma (Yunnan University and University of Exeter) said: “A tubicolous mode of life seems to have become increasingly common in the Cambrian, which might be an adaptive response to increasing predation pressure in the early Cambrian. This study demonstrates that exceptional soft-tissue preservation is crucial for us to understand these ancient animals.”

Reference: “Exceptional soft tissue preservation reveals a cnidarian affinity for a Cambrian phosphatic tubicolous enigma” by Guangxu Zhang, Luke A. Parry, Jakob Vinther and Xiaoya Ma, 2 November 2022, Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences.
DOI: 10.1098/rspb.2022.1623