Quantensprung
Wie der Schild zur Kröte kam

Forscher zerbrechen sich den Kopf über die gemeine Schildkröte. Der Grund: Noch ist unklar, wie sie zu ihrem Panzer kam. Ein echtes Rätsel, schreibt Axel Meyer, Professor für Evolutionsbiologie. Neue Erkenntnisse weisen jetzt auf eine unglaubliche Verwandtschaft hin.
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Schildkröten sind schon wegen ihres ungewöhnlichen Aussehens faszinierend. In welcher Welt leben diese langsamen Tiere wohl? Das fragte ich mich als Kind beim Anblick unserer griechischen Landschildkröte "Jenny".

Im Studium lernte ich noch, dass Schildkröten an der evolutionären Basis aller anderen Reptilien (Krokodile, Echsen und Schlangen) und Vögel angesiedelt sind. Dies vermutete man über 100 Jahre lang. In meinem Labor konnten wir dann zeigen, dass Schildkröten die größte genetische Ähnlichkeit zu Krokodilen und Vögeln - den letzten Nachfahren der Dinosaurier - haben.

Deshalb werden sie heute meist als Schwestergruppe der Archosaurier (Krokodile und Vögel) angesehen. Das bedeutet, dass aus einem wahrscheinlich krokodilähnlichen Vorfahren in erstaunlich kurzer Zeit sowohl die flinken Vögel als auch die trägen Schildkröten entstanden.

Aber der Knochenpanzer der Schildkröten gibt der Forschung immer noch Rätsel auf. Er ist eine einmalige Erfindung der Evolution. Es gibt nur wenige Fossilfunde, die zeigen könnten, wie aus einem "normalen" Echsenbauplan der einer Schildkröte werden kann. Der Rückenteil des Panzers besteht aus zusammengewachsenen Wirbeln und Verknöcherungen der Haut, der Bauchteil aus verbreiterten Rippen, die - einmalig im Tierreich - außerhalb des Körpers angeordnet sind!

Die Schulterblätter von Schildkröten liegen aufgrund dieser Konstruktion innerhalb des Rippenkorbes und nicht, wie bei allen anderen Wirbeltieren außerhalb (fassen Sie sich einmal auf das Schulterblatt). Das erforderte auch Veränderungen von Muskelverbindungen, um die Schulter funktionell zu erhalten.

Wie dies entwicklungsbiologisch erreicht wurde aus einem Bauplan, der dies eigentlich nicht vorsah, haben jetzt Forscher um meinen Kollegen Shigeru Kuratani in Japan in der Zeitschrift "Science" gezeigt. Shigehiro Kuraku aus dem Kuratani-Labor arbeitet in meiner Arbeitsgruppe als Assistenzprofessor. Die Forscher verglichen Hühner und Schildkröten. Sie konnten zeigen, dass deren zunächst sehr ähnliche Embryonen sich ab dem elften Tag unterscheiden. Am Schildkrötenembryo entsteht dann eine neuartige Kante, zu der die sich bildenden Rippen über die Anlagen des Schulterblatts wachsen und dann später die Bauchseite des Panzers formen.

Dazu müssen sich auch einige der Schultermuskeln verändern. Die Forscher zeigen anhand der Embryonalentwicklung, dass Schildkröten zunächst als Zwischenstadium die Schulter vor den Rippen hatten, bevor sie später bei moderneren Schildkröten in den Rippenkorb wanderten. Ein 2008 gefundenes Schildkrötenfossil belegt genau dieses Arrangement der Schulterknochen, nur fehlen natürlich dabei die Muskeln, an denen man dieses Embryonen-Origami hätte nachvollziehen können.

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