Klauenträger ist ältester Vorfahre aller Spinnentiere

Der früheste bekannte Vorfahre aller Spinnen und Skorpione lebte schon vor 520 Millionen Jahren. Das belegt ein jetzt in China entdecktes Fossil. Das rund drei Zentimeter lange Gliedertier besaß schon damals ein erstaunlich modernes Gehirn, das dem der heutigen Skorpione und Pfeilschwanzkrebse gleicht. Das Spannende daran: Da zeitgleich der älteste bekannte Urkrebs lebte, muss der gemeinsame Vorfahre beider noch älter sein, so die Forscher in „Nature“.

Fast genau vor einem Jahr sorgte schon einmal ein Fossilfund aus dem Kambrium für Aufsehen. Damals hatten Forscher in einer 520 Millionen Jahre alten Kalksteinschicht im chinesischen Yunnan das Fossil des urzeitlichen Gliederfüßers Fuxianhuia protensa entdeckt. Zu ihrem Erstaunen besaß dieses Tier bereits ein Gehirn aus drei miteinander verschmolzenen Nervenknoten – sehr ähnlich denen heutiger Krebse. Damals ordneten die Forscher dieses Fossil als den frühesten bisher bekannten Vorfahren aller heutigen Krebse, Spinnen und Insekten ein.

Neuer Fund mit scharfen Scherenklauen

Jetzt aber stellt ein neuer Fossilfund dies in Frage. Er stammt aus der gleichen Zeit wie Fuxianhuia und gleicht äußerlich einigen typischen Vertretern der Fauna dieser Zeit: Es besitzt einen segmentierten Körper mit rund einem Dutzend Beinpaaren, die sowohl zum Krabbeln auf dem Meeresgrund als auch zum Schwimmen geeignet waren. Beiderseits des Kopfes sitzt je ein Paar großer Komplexaugen. Am auffallendsten aber ist ein Paar großer, scherenartiger Kopfanhänge, deren scharfe Klauen durch ein Gelenk gegeneinander beweglich waren. Ihnen verdankt diese Gruppe früher Gliederfüßer auch ihren Namen: Megacheira – „große Hände“.

Solche scherenartigen Anhänge besitzen auch Krebse und Spinnentiere, sie haben aber einen anderen Ursprung: Bei Krebsen entsprechen die Scheren dem ersten Beinpaar, sie bilden sich bei den Embryos hinter der Mundöffnung und rücken dann nach vorne. Anders bei den Spinnen, Pfeilschwanzkrebsen und Skorpionen: Bei diesen werden die Scheren vor der Mundöffnung gebildet und entsprechen den zweiten Antennen der Krebse.

Große Ähnlichkeiten: Gehirn und Nervensystem von Alalcomenaeus, einer Pfeilschwanzlarve und einem Skorpion © N. Strausfeld/ University of Arizona

Urkrebs oder Spinnentier?

Die große Schwierigkeit: Bei einem fossilen Gliederfüßer wie dem Alalcomenaeus ist die Embryonalentwicklung nicht mehr nachvollziehbar. Rein anhand der äußerlichen Merkmale ist daher oft nur schwer auszumachen, ob die Scheren eher vom Krebstyp oder vom Spinnentyp sind. Das macht auch zu Zuordnung des Ur-Arthropoden zu einer der beiden großen Gruppen schwierig.

Doch im Fall des neuen Fossils kam den Forscher ein glücklicher Umstand zu Hilfe: Der Urzeit-Gliederfüßer aus dem Kambrium ist so gut erhalten, dass sogar sein Gehirn und Nervensystem noch weitgehend intakt konserviert ist. Durch eine Kombination aus Computertomografie und einer Laser-Scanning Technik gelang es den Forschern, die Form und den Verlauf der Nervenbahnen bei Alalcomenaeus sichtbar zu machen. Die Untersuchungen zeigen, dass die Struktur seines Gehirns deutlich vom des bereits bekannten Fossils abweicht.

Gehirn wie ein Skorpion

Das Ergebnis dieser Durchleuchtung beseitigte alle Zweifel: Der Ur-Gliederfüßer zeigte bereits eindeutige Merkmale der Spinnentiere. Das Gehirn von Alalcomenaeus besteht aus einem paarigen Sehzentrum, gefolgt von einer Art Vorhirn und dann dem aus vier Nervenknoten verschmolzenen Gehirn. Das Wichtigste aber: Die großen, paarigen Scheren des Urzeit-Gliederfüßers wurden vom gleichen Hirnteil kontrolliert wie bei den heutigen Spinnen, Pfeilschwanzkrebsen und Skorpionen.

Fossil des Alalcomenaeus mit einfärbten Elementen Kupfer (blau)und Eisen (magenta). Überlagerungen beider zeigen an, wo Nervengewebe liegt. © N. Strausfeld/ University of Arizona

„Wir haben nun erstmals direkte Belege dafür, von welchem Gehirnsegment aus Nerven in diese Anhänge ziehen“, erklärt Koautor Greg Edgecombe vom Museum of Natural History in London. Das ermögliche erstmals eine klare Einordnung der Megacheira: Sie sind die bisher ältesten bekannten Vorfahren der heutigen Spinnentiere. „Wir können nun eindeutig sagen, dass sich die scherenartigen Mundwerkzeuge der Spinnen und ihrer Verwandten aus den Anhängen dieser Urzeit-Tiere entwickelten“, ergänzt Seniorautor Nicholas Strausfeld von der University of Arizona in Tucson.

Der gemeinsame Vorfahre muss noch älter sein

Das neue Fossil liefert aber nicht nur den ältesten bekannten Vorfahren der Spinnen und Skorpione. Es belegt auch, dass sich diese Tiergruppe bereits vor 520 Millionen Jahren von den Vorfahren der Krebse und Insekten getrennt hatte. Denn der im letzten Jahr entdeckte Ur-Krebs Fuxianhuia lebte zur gleichen Zeit und sogar in der gleichen Gegend wie Alalcomenaeus.

„Das aber bedeutet, dass der letzte gemeinsame Vorfahre dieser beiden Arthropodengruppen noch viel älter sein muss als diese beiden“, sagt Strausfeld. Damit verschiebt sich auch der Ursprung dieser heute so erfolgreichen Tiergruppe weiter in die Vergangenheit. Die Forscher hoffen, bald auch fossile Überreste dieses Vorfahren zu finden, der dann Hirnmerkmale beider Untergruppen der Gliederfüßer in sich vereinen müsste. „Sie müssen ja von irgendwo her kommen – die Suche hat begonnen“, so der Wissenschaftler. (Nature, 2013; doi: 10.1038/nature12520)

(Nature, 17.10.2013 – NPO)