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Vor etwa einer halben Milliarde Jahren konservierte ein Vulkanausbruch in der Nähe eines flachen Meeres im heutigen Marokko einige der vollständigsten jemals gefundenen Exemplare von käferähnlichen Meeresbewohnern namens Trilobiten und enthüllte anatomische Details, die Wissenschaftler noch nie zuvor gesehen hatten.
Innerhalb weniger Augenblicke verschlang ein sich schnell bewegender Strom heißer Asche und vulkanischer Gase, ein sogenannter pyroklastischer Fluss, die Trilobiten und kühlte dann ab und verhärtete sich zu festem Gestein. Die Trilobiten kamen auf der Stelle um – ähnlich wie die Menschen, die im Jahr 79 n. Chr. beim Ausbruch des Vesuvs in Pompeji in Asche begraben wurden.
515 Millionen Jahre lang blieben alle Beweise für diese Trilobiten verborgen und an einem Ort namens Tatelt-Formation im Hohen Atlas-Gebirge begraben. Doch ein internationales Forscherteam nutzte kürzlich hochauflösende Röntgenmikrotomographie, um durch die Schichten der Trilobitengräber zu blicken. Die Analyse ergab nahezu makellose 3D-Abdrücke der verdampften Körper der Tiere in Vulkangesteinsbrocken, berichteten die Wissenschaftler am 27. Juni in der Fachzeitschrift Science.
Aus Scans dieser prähistorischen Formen rekonstruierten die Wissenschaftler digitale 3D-Modelle und zeigten die Anatomie des Trilobiten in beispielloser Detailgenauigkeit. Der heiße Vulkanstrom, der die Trilobiten begrub, bewahrte Abdrücke von Weichgeweben, die normalerweise nicht versteinern, darunter Darmorgane, Antennen, Nahrungsstrukturen und Ansammlungen sensorischer Borsten sowie winzige Stacheln an den Gliedmaßen der Trilobiten.
„Es ist einfach unglaublich, dies in 3D ohne jegliche Veränderung oder Verformung zu haben“, sagte der leitende Studienautor Dr. Abderrazak El Albani gegenüber CNN. Die detaillierte Konservierung zeigte, dass Trilobiten anatomisch anspruchsvolle Tiere mit vielen speziellen Anpassungen für die Nahrungsaufnahme und Bewegung entlang des Meeresbodens waren, sagte er.
Die chemische Analyse des Sauerstoffgehalts in den Sedimenten in und um die Proben ergab, dass die Eingeweide der Trilobiten mit Asche gefüllt waren, die wahrscheinlich verschluckt wurde, als die Tiere an Aschewolken im Meerwasser erstickten, schrieben die Autoren der Studie.
Der Druck der Sedimentschichten flacht empfindliche Fossilien oft ab. Doch nachdem der Ausbruch die Trilobiten begraben hatte, vermischte sich kühles Meerwasser mit der heißen Asche und verhärtete den pyroklastischen Strom schnell zu einem Grab aus festem Gestein. Es verhinderte, dass sich die Formen der Trilobiten verformten, und bewahrte einen nahezu perfekten Abdruck ihrer Körper, sagte El Albani, Professor für Geowissenschaften an der Universität Poitiers in Frankreich.
Die Ergebnisse unterstreichen auch die Dringlichkeit, fossilreiche Standorte in Afrika wie die Tatelt-Formation zu schützen, fügte El Albani hinzu. Im Gegensatz zum Tatelt ist der Burgess Shale, eine wichtige kambrische Fossilienfundstelle in Kanada, als UNESCO-Weltkulturerbe anerkannt. Solche Schutzmaßnahmen tragen dazu bei, dass vergrabene Überreste der fernen Vergangenheit der Erde für zukünftige Untersuchungen zugänglich bleiben, sagte El Albani.
In den letzten 200 Jahren haben Paläontologen über 22.000 Trilobitenarten an Orten auf der ganzen Welt identifiziert, die einst von Ozeanen bedeckt waren. Trilobiten waren wie moderne Insekten, Spinnen, Tausendfüßler und Krebstiere Arthropoden und entwickelten sich in einer Vielzahl von Formen und Größen, bevor sie vor etwa 252 Millionen Jahren ausstarben. Die meisten Trilobitenarten sind nicht länger als 2,5 Zentimeter, aber einige, wie zum Beispiel Hungoides bohemicus, wurden über 30,5 Zentimeter lang.
Trilobiten hatten robuste Exoskelette, die normalerweise gut versteinern. Allerdings sei die Erhaltung von Weichgewebe bei den neu entdeckten Trilobiten außergewöhnlich selten, sagte Dr. Melanie Hopkins, verantwortliche Kuratorin für Paläontologie der Wirbellosen am American Museum of Natural History in New York City.
„Nur ein kleiner Teil der Trilobitenarten ist so gut erhalten, dass wir überhaupt Gliedmaßen beobachten können“, sagte Hopkins, der Trilobiten untersucht, aber nicht an der neuen Forschung beteiligt war. „Der in den Tatelt-Exemplaren erhaltene Detaillierungsgrad ist äußerst ungewöhnlich, so sehr, dass es einige Merkmale gibt, die zuvor noch nicht beobachtet wurden“, sagte sie. Solche Merkmale seien entscheidend für das Verständnis, wie sich neue Merkmale und neue Arten entwickeln, und für die Verfolgung der Beziehungen zwischen Arthropodengruppen, fügte Hopkins hinzu.
„Je mehr anatomische Details wir haben, desto bessere Rückschlüsse können wir auf die Verwandtschaft fossiler Arthropoden untereinander ziehen.“
Die Wissenschaftler fanden vier Trilobitenexemplare und identifizierten zwei für die Wissenschaft neue Arten: Gigoutella mauretanica und Protolenus (Hupeolenus) – die zweite ist eine noch unbenannte Art in einer bekannten Gattung und Untergattung. Die Exemplare waren zwischen 11 und 26 Millimeter lang.
„Dies ist das erste Mal, dass wir das Labrum erhalten“, eine knollige Struktur über dem Mund, die bei Insekten manchmal als Oberlippe bezeichnet wird, sagte El Albani. Hinter dem Labrum ist auch der Mundschlitz hervorragend erhalten. Um ihn herum befanden sich schlanke, gebogene Anhängsel, die wahrscheinlich der Nahrungsaufnahme dienten und laut den Studienautoren zuvor auch in Trilobitenfossilien unentdeckt waren.
Die Entdeckung der Strukturen wirft neue Fragen zur Diversität der Futteranhänge von Trilobiten auf; wie sich das darauf ausgewirkt haben könnte, was Trilobiten aßen und wo sie lebten; und ihre Anfälligkeit gegenüber sich ändernden Umweltbedingungen, wenn sie sich hochspezialisiert ernähren, sagte Hopkins.
Die Plötzlichkeit des kambrischen Vulkanausbruchs bewahrte sogar Hinweise auf Nachbarn, die den Meereslebensraum der Trilobiten teilten. Das Forschungsteam fand heraus, dass ein G. mauretanica-Trilobit winzige gepanzerte Tiere namens Brachiopoden hatte, die etwa einen Millimeter lang waren und noch immer an seinem Gesicht hafteten. Dieses Beispiel für Kommensalismus – das Zusammenleben verschiedener Tierarten – sei im Fossilienbestand von Trilobiten ebenfalls äußerst selten, sagte El Albani.
„Es ist ein einzigartiger Einblick in die Lebensgeschichte dieses Exemplars vor 515 Millionen Jahren“, sagte er. „Ich hoffe, dass wir mit weiteren Entdeckungen – durch unser Team, durch andere Teams in Marokko – mehr oder andere Exemplare finden werden, die uns die Möglichkeit geben, mehr über ihre Lebensgeschichte und Entwicklung zu erfahren.“
Mindy Weisberger ist eine Wissenschaftsautorin und Medienproduzentin, deren Arbeiten in den Zeitschriften Live Science, Scientific American und How It Works erschienen sind.
