Vor über 300 Millionen Jahren wichen unsere Vorfahren von den Vorfahren der Reptilien ab und begannen die evolutionäre Reise in Richtung Säugetiere.
Wie waren diese frühesten Vorfahren? Zum einen sahen sie nicht wie moderne Säugetiere aus. Die als Synapsiden bekannte Gruppe – beschrieben als „säugetierähnliche Reptilien“ – sah viel mehr wie Reptilien aus, konnte aber durch eine einzige große Öffnung in der Wange unterschieden werden, wahrscheinlich für Kiefermuskeln. Synapsiden stiegen langsam an die Spitze der Nahrungskette auf, aber wir wissen immer noch sehr wenig über die ersten 10 Millionen Jahre der Synapsidenentwicklung.
Als Doktoranden in Paläontologie arbeiteten wir alle an verschiedenen Aspekten der frühen Tetrapoden — Vierfüßler – Evolution. Wir drei leiteten ein vielfältiges Forschungsteam, das einige Fossilien, die als frühes Reptil namens Asaphestera beschrieben wurden, in Nova Scotia gesammelt. Unsere Studie führte zu einer Reihe überraschender Ergebnisse, Das bedeutendste davon ist unsere Identifizierung von Asaphestera als frühestes definitives Synapsid-Fossil.
Joggins, ein UNESCO—Weltkulturerbe
Ursprünglich von den Mi’kmaq Chegoggin genannt, bewahren die fossilen Klippen in Joggins, N.S., die Überreste eines riesigen fossilen Waldes, der vor 318 Millionen Jahren am Äquator gelegen hätte. Unter den versteinerten Baumstümpfen und Stämmen, von denen viele aufrecht erhalten sind, befindet sich einer der reichsten Fossilnachweise früher Tetrapoden.Die Bedeutung dieser ausgedehnten Fossilienbetten wurde vor Jahrhunderten von einigen der führenden Geologen und Paläontologen des 19.Jahrhunderts erkannt, als Darwins Evolutionstheorie das Gebiet der Biologie revolutionierte. An den fossilen Klippen von Joggins entwickelte der Geologe Charles Lyell seine grundlegende Theorie zur Bildung von Kohle und Lyell und der Geologe Sir John William Dawson entdeckten, was waren, damals, die frühesten bekannten Fossilien von Landtieren. Diese Tierfossilien wurden seitdem regelmäßig überarbeitet, zuerst von der irischen Paläontologin Margaret Steen in den 1920er Jahren und später vom kanadischen Paläontologen Bob L. Carroll, dem Vater der kanadischen Wirbeltierpaläontologie und langjährigen Professor an der McGill University.
Das Geheimnis der Herkunft von Säugetieren
Die frühesten Vorfahren von Säugetieren erschienen vor mehr als 300 Millionen Jahren. Genau wie die Vorfahren anderer Gruppen lebender Tiere wie Amphibien und Vögel sahen frühe Synapsiden jedoch nicht wie moderne Säugetiere aus. Insbesondere die Unterscheidung früher Synapsiden von frühen Reptilien kann eine echte Herausforderung sein.
Obwohl wir dachten, wir studierten nur ein Tier, Asaphestera intermedia, Eines unserer wichtigsten Ergebnisse war die Erkenntnis, dass das, was frühere Paläontologen für ein einzelnes Tier gehalten hatten, tatsächlich ein Verbund aus mehreren Fossilien von mindestens drei sehr unterschiedlichen Tieren war! Wir konnten nur zwei von ihnen sicher sein: ein neues Reptil, das wir Steenerpeton silvae nannten, und ein frühes Synapsid, Asaphestera platyris, mit Hinweisen auf eine einzige zeitliche Öffnung im Schädel. Die ursprüngliche Faltung dieser Arten zeigt, wie subtil die Unterschiede zwischen frühen Säugetiervorfahren und frühen Reptilien waren und wie wichtig es ist, historische Fossiliensammlungen neu zu bewerten, um ihre Identität im Lichte neuerer Arbeiten zu bewerten. Asaphestera platyris liefert den ältesten Beweis für säugetierähnliche Reptilien im Fossilienbestand und legt ein festes Datum für ihre Diversifizierung vor etwa 315 Millionen Jahren fest.
Klimawandel und Regenwaldkollaps
Die fossilen Klippen von Joggins bewahren eine Zeit kurz vor einer Periode drastischen Klimawandels. Die Periode zwischen 370 und 300 Millionen Jahren war eine kalte Periode in der Erdgeschichte, mit ausgedehnten Eisschilden, die einen Großteil der südlichen Hemisphäre bedeckten. Vor rund 307 Millionen Jahren begann die Erde einen Prozess der globalen Erwärmung. Dies gipfelte etwa 50 Millionen Jahre später im größten Massensterben der Erdgeschichte. Zu dieser Zeit war ein Großteil der Äquatorregion von Regenwäldern und tropischen Sümpfen bedeckt, die später als ausgedehnte Kohleschichten in Nordamerika und Europa versteinert wurden. Als die Erwärmung begann, trockneten diese Lebensräume in einem Ereignis namens Karbon-Regenwald-Kollaps aus, was ein geringfügiges Massensterben in diesen Biodiversitäts-Hotspots auslöste. Die Überlebenden waren alle frühe Vertreter moderner Tiergruppen, wie moderne Amphibien und moderne Reptilien, und zeigten Anpassungen für das Überleben in trockeneren Umgebungen.Joggins ist einzigartig darin, einen frühen Einblick in einige dieser modernen Gruppen vor dem Zusammenbruch des Karbon-Regenwaldes zu erhalten. Was wir finden, sind Tiere, die den Zusammenbruch des Regenwaldes überlebten, lebten neben vielen der ausgestorbenen Tiere, waren aber seltener, kleiner und schwerer zu identifizieren, wie Asaphestera. Dies widerspricht einigen Vorstellungen über die Herkunft dieser späteren Gruppen, die darauf hindeuten, dass diese fortgeschritteneren Tiere in höheren Lagen oder außerhalb der Tropen entstanden sind.
Wir haben noch einen weiten Weg vor uns, um diese frühesten Mitglieder unserer eigenen Linie vollständig zu verstehen, aber diese wichtigen Fossilien aus Nova Scotia weisen den Weg.