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12.03.2014

Farbige Evolution

Mit der Vielfalt der Farbe begann bei den Dinosauriern auch die Entwicklung zur Warmblütigkeit

Mehr als fossile Knochen und Abdrücke in versteinertem Schlamm sind nicht übrig geblieben von den Dinosauriern. Doch selbst aus diesen bescheidenen Überresten können Wissenschaftler heute manchmal schlussfolgern, welche Färbung die Urtiere einst hatten. Die Farbe könnte jedoch auch ein Schlüssel zum Verständnis der Evolution von den Dinosauriern hin zu den Vögeln sein, sagen nun amerikanische und chinesische Forscher. Sie hatten die Überreste bestehender und ausgestorbener Tierarten untersucht und dabei Parallelen zwischen Färbung und dem höher entwickelten Stoffwechsel von Warmblütern entdeckt.

Julia Clarke und ihre Kollegen von der Universität in Austin hatten bereits vor zwei Jahren die Farbe des Federkleids des Minidinosauriers Microraptor rekonstruiert, der bereits viel Ähnlichkeit mit Vögeln zeigt. Grafik: Jason Brougham/University of Texas
Microraptor. Grafik: Jason Brougham/University of Texas

Gegenstand der Arbeit der Wissenschaftler waren die Melanosomen: Diese Zellbestandteile produzieren beim heutigen Menschen das für die Hautfarbe zuständige Pigment Melanin, bestimmen bei Vögeln die Farbe des Gefieders und sorgten bereits bei den Dinosauriern für die Farbigkeit der borstenartigen Federn, die viele von ihnen bedeckten. Natürlich sind bei Millionen Jahre alten versteinerten Dinosauriern keine intakten Melanosomen mehr vorhanden. Jedoch können Wissenschaftler deren Form und Größe bei gut erhaltenen Fossilien manchmal noch rekonstruieren, was wiederum Rückschlüsse auf die einstige Färbung zulässt.

So trug der Microraptor – ein etwa taubengroßer Fleischfresser, der vor etwa 130 Millionen Jahren lebte – ein dunkles Federkleid, während der etwa 1,25 Meter große Sinosauropteryx mit einem rötlich-braun geringelten Schwanz durch seine urzeitlichen Jagdgründe zog. Doch die fossilen Melanosomen tragen noch mehr als die Information über die einstige Färbung in sich, folgern die Wissenschaftler nun aus ihrer neuen Studie. Darin hatten sie die Struktur der Melanosomen von Kaltblütern wie Schildkröten, Eidechsen und Krokodilen mit der von warmblütigen Tieren wie Vögeln oder von Säugetieren verglichen.

Dabei zeigte sich, dass bei Melanosomen von Kaltblütern die Vielfalt an Formen häufig begrenzt ist und daher nur schwer ein Zusammenhang zwischen deren Struktur und Farbe des Tieres herzustellen ist. Es dürfte daher nicht immer leicht sein, aus fossilen Melanosomen auf die Farbe eines Dinosauriers zu schließen, folgern die Forscher. Bei den warmblütigen Vögeln hingegen stießen die Wissenschaftler auf eine große Vielfalt an Formen bei den Melanosomen – ein Formenreichtum, der sich schließlich auch bei Fossilien aus derjenigen Abstammungslinie wiederfand, die von den Dinosauriern schließlich zu den Urvögeln führte. Hier stießen die Wissenschaftler auf eine regelrechte "Explosion der Vielfalt", wie es Julia Clarke von der Universität von Texas in Austin, eine der beteiligten Paläontologen, formuliert.

Mit der Ausbildung der ersten Federn könnte nicht nur eine Evolution der Farbigkeit einhergegangen sein, schließen die Wissenschaftler aus diesen Ergebnissen, sondern es könnte auch eine Entwicklung zu ausgefeilteren Stoffwechselvorgängen ihren Anfang genommen haben, die letztlich in der Entstehung warmblütiger Tiere wie Vögel mündete. Dafür spricht auch, dass viele Gene, die an der Produktion von Melanin beteiligt sind, auch beim Stoffwechsel eine Rolle spielen.

Was hier Ursache und was Wirkung ist, müssten allerdings erst weitere Untersuchungen zeigen, erklärt Clarke: Möglicherweise brachte eine größere Vielfalt an Farbe für die Saurier die Chance auf eine schnellere Entwicklung mit sich. Im Wettstreit der Echsen um Paarungspartner wäre die Farbe dann ein immer wichtigeres Kriterium gewesen, und im Zuge dieser Entwicklung kam es schließlich auch zur Evolution der Warmblütigkeit. Die andere Möglichkeit ist, dass diese Entstehung höherer Stoffwechselvorgänge zuerst in Gang gekommen war und die Vielfalt an Farben eher als Nebenprodukt dieser Entwicklung auftrat. (ud)