🦕 Wie wurden die riesigen Sauropoden-Dinosaurier zu Vierbeinern?

Sauropoden, diese riesigen Dinosaurier mit langem Hals, sind die größten bekannten Tiere, die jemals existiert haben, obwohl sie von deutlich kleineren zweibeinigen Vorfahren abstammen. Viele von ihnen erreichten Längen von mehreren Dutzend Metern und Massen von über mehreren Dutzend Tonnen.

Diese riesigen Vierbeiner gehören jedoch zu den Sauropodomorpha, deren erste Vertreter kleine Zweibeiner waren, die nicht größer als ein Truthahn waren. Diese Entwicklung hin zu extremer Gigantie setzt daher eine Anpassung ihrer Morphologie an erhebliche physische Zwänge voraus.


Seit den Arbeiten von Galileo ist bekannt, dass Knochen überproportional zur Körpermasse wachsen sollten. Wenn sich beispielsweise die Größe eines Objekts verdoppelt, verachtfacht sich sein Volumen. Auf landlebende Tiere angewendet, bedeutet dieser Zusammenhang, dass sich Knochen viel schneller verdicken müssten als der Rest des Körpers, um diese Massenzunahme zu stützen.

Die Spezialisierung der Gliedmaßen für den Gigantismus kann auch komplexeren strukturellen Veränderungen entsprechen, um die durch die Massenzunahme bedingten Belastungen besser zu bewältigen. Bei Sauropoden und/oder Elefanten sind die Knochen beispielsweise besonders gerade, im Gegensatz zu denen leichterer Tiere, deren Knosen stärker gekrümmt sind.

Mithilfe von 3D-Scanning- und Modellierungswerkzeugen für Knochen hat ein Forscherteam des Instituts für Systematik, Evolution, Biodiversität (ISYEB - CNRS/MNHN/Sorbonne Université/EPHE) und des Labors für Anpassungsmechanismen und Evolution (MECADEV - CNRS/MNHN) herausgefunden, dass das Auftreten morphologischer Spezialisierungen je nach betrachtetem Knochentyp variiert. Diese Spezialisierungen treten an den Knochen des Unterarms sehr abrupt auf, während sie sich an den Knochen der Hintergliedmaßen allmählicher entwickeln.

Da die ersten Sauropodomorpha ursprünglich kleine Zweibeiner waren, spiegelt dieser Unterschied sehr wahrscheinlich den Übergang zur vierbeinigen Fortbewegung wider, der den Vordergliedmaßen eine neue Stützfunktion für den Körper auferlegte, während die Hintergliedmaßen diese Funktion bereits erfüllten.


In dieser Studie konzentrierten sich die Wissenschaftler besonders auf den Humerus, den Knochen, der die Schulter mit dem Ellenbogen verbindet. Sie entdeckten, dass die Spezialisierungen der Sauropoden nicht gleichmäßig innerhalb des Knochens auftreten. Während sich die Morphologie seiner unteren Hälfte abrupt verändert, verändert sich die der oberen Hälfte gradueller.

Die beobachteten Formveränderungen im unteren Teil des Humerus folgen einem ähnlichen Muster wie bei den Unterarmknochen (Radius und Ulna), die zusammen das Ellenbogengelenk bilden. Dieses Ergebnis stimmt mit einigen Studien an Säugetieren überein, insbesondere an Nashörnern, bei denen ebenfalls eine Regionalisierung um die Gelenke herum festgestellt wurde. Dies könnte es in Zukunft ermöglichen, eine verallgemeinerte Tendenz bei verschiedenen Gruppen landlebender Tiere zu finden.

Dieses Ergebnis zeigt, dass sich die Evolution der Gliedmaßen nicht notwendigerweise Knochen für Knochen vollzieht, wie traditionell angenommen, sondern nach funktionalen Modulen, die auf die Gelenke zentriert sind. Das Ellenbogengelenk erscheint somit als eine kohärente Einheit evolutionärer Veränderung, an der mehrere Knochen oder Knochenteile beteiligt sind, die den gleichen mechanischen Belastungen unterliegen.

Eine vergleichbare Regionalisierung um den Ellenbogen herum wurde auch bei mehreren Gruppen von Säugetieren beobachtet, wie etwa Nashörnern oder Musteliden (Marderartige). Das Vorhandensein ähnlicher Muster bei so weit voneinander entfernten Gruppen legt nahe, dass es sich nicht um isolierte Fälle handelt.

Diese Ergebnisse werden es in Zukunft ermöglichen, allgemeine Trends in der Evolution der Gliedmaßen bei verschiedenen Gruppen landlebender Tiere zu identifizieren.