Eine der außergewöhnlichsten Veränderungen in der Geschichte des Lebens war die Entwicklung von Barten – Reihen flexibler haarähnlicher Platten, mit denen Blauwale, Buckelwale und andere Meeressäuger relativ winzige Beute aus Schlucken von Meerwasser filtern. Die ungewöhnliche Struktur ermöglicht es den größten Kreaturen der Welt, täglich mehrere Tonnen Nahrung zu sich zu nehmen, ohne jemals zu kauen oder zu beißen. Jetzt haben Smithsonian-Wissenschaftler ein wichtiges Zwischenglied in der Entwicklung dieser innovativen Fütterungsstrategie entdeckt: einen alten Wal, der weder Zähne noch Barten hatte.
Im November. 29 Ausgabe der Zeitschrift Current Biology, Wissenschaftler am Smithsonian National Museum of Natural History und Kollegen beschreiben zum ersten Mal Maiabalaena nesbittae, ein Wal, der vor etwa 33 Millionen Jahren lebte. Das Team, zu dem Wissenschaftler der George Mason University, Texas A&M University und des Burke Museum of Natural History and Culture in Seattle (einer Tochtergesellschaft von Smithsonian), gehören, analysierte mithilfe neuer Methoden vor langer Zeit entdeckte Fossilien in der National Collection des Smithsonian und stellte fest, dass dieser zahnlose 15-Fuß-Wal wahrscheinlich keinen Bart hatte, was einen überraschenden Zwischenschritt zwischen den heute lebenden Bartenwalen und ihren gezahnten Vorfahren zeigt.“Wenn wir über die Evolution der Wale sprechen, konzentrieren sich Lehrbücher in der Regel auf die frühen Stadien, als Wale von Land zu Meer gingen“, sagte Nicholas Pyenson, Kurator für fossile Meeressäuger im National Museum of Natural History. „Maiabalaena zeigt, dass die zweite Phase der Walevolution für die Evolution über große Skalen genauso wichtig ist. Zum ersten Mal können wir jetzt den Ursprung der Filterfütterung feststellen, die eine der wichtigsten Innovationen in der Walgeschichte ist.“Als sich Wale zum ersten Mal entwickelten, kauten sie ihre Nahrung mit Zähnen, genau wie ihre landbewohnenden Vorfahren. Im Laufe der Zeit kauten viele Nachkommen dieser frühen Wale weiterhin ihre Nahrung und erbten diese Eigenschaft von ihren Vorgängern. Aber als sich die Ozeane um sie herum veränderten und sich Tiere entwickelten, Es entstanden völlig neue Fütterungsstrategien, einschließlich der Fütterung mit Bartenfiltern, sagt Carlos Mauricio Peredo, Doktorand am National Museum of Natural History, der Hauptautor der Studie, der die Maiabalaena-Fossilien analysierte.Wale waren die ersten Säugetiere, die Barten entwickelten, und kein anderes Säugetier verwendet eine anatomische Struktur, die ihm auch nur annähernd ähnlich ist, um seine Beute zu verzehren. Frustrierend ist jedoch, dass Barten, deren chemische Zusammensetzung eher der von Haaren oder Fingernägeln als der von Knochen ähnelt, nicht gut haltbar sind. Es wird selten im Fossilienbestand gefunden, Paläontologen ohne direkte Beweise für seine Vergangenheit oder Herkunft. Stattdessen, Wissenschaftler mussten sich auf Schlussfolgerungen aus Fossilien und Studien zur Entwicklung von Föten im Mutterleib verlassen, um Hinweise auf die Entwicklung von Barten zusammenzusetzen.Infolgedessen war nicht klar, ob die frühen Bartenwale bei ihrer Entwicklung die Zähne ihrer Vorfahren behielten, bis ein Filterfuttersystem eingerichtet war. Eine frühe anfängliche Annahme, sagte Peredo, war, dass Meeressäuger Zähne oder Barten zum Fressen benötigt haben müssen – aber mehrere lebende Wale widersprechen dieser Idee. Pottwale haben Zähne im Unterkiefer, aber keine oben, so dass sie nicht beißen oder kauen können. Die einzigen Zähne der Narwale sind ihre langen Stoßzähne, die sie nicht zum Füttern verwenden. Und einige Arten von Schnabelwalen haben, obwohl sie als Zahnwale eingestuft werden, überhaupt keine Zähne.Aufgrund seines Alters, so Peredo, vermuteten Paläontologen, dass Maiabalaena wichtige Hinweise auf die Entwicklung des Barten enthalten könnte. Das Fossil stammt aus einer Zeit massiver geologischer Veränderungen während der zweiten großen Phase der Walentwicklung, etwa zu der Zeit, als das Eozän in das Oligozän überging. Mit der Verschiebung und Trennung der Kontinente wirbelten zum ersten Mal Meeresströmungen um die Antarktis und kühlten das Wasser erheblich ab. Der Fossilienbestand zeigt, dass die Fütterungsstile der Wale in diesem Zeitraum schnell voneinander abwichen, wobei eine Gruppe zu den heutigen filterfütternden Walen und die andere zu echolokalisierenden Walen führte.Folglich hatte Maiabalaena seit seiner Entdeckung in Oregon in den 1970er Jahren viel Aufmerksamkeit erhalten, aber die Gesteinsmatrix und das Material, in dem das Fossil gesammelt wurde, verdeckten immer noch viele seiner Merkmale. Erst als Peredo das Fossil schließlich reinigte und es dann mit modernster CT-Scantechnologie untersuchte, wurden seine auffälligsten Merkmale deutlich. Maiabalaenas Mangel an Zähnen war aus dem erhaltenen Knochen leicht ersichtlich, aber die CT-Scans, die die innere Anatomie des Fossils enthüllten, sagte den Wissenschaftlern etwas Neues: Maiabalaenas Oberkiefer war dünn und schmal, was ihn zu einer unzureichenden Oberfläche machte, an der Barten aufgehängt werden konnten.“Ein lebender Bartenwal hat ein großes, breites Dach im Maul, und es ist auch verdickt, um Befestigungsstellen für den Bartenwal zu schaffen“, sagte Peredo. „Maiabalaena nicht. Wir können Ihnen ziemlich schlüssig sagen, dass diese fossile Spezies keine Zähne hatte, und es ist wahrscheinlicher, dass sie auch keinen Barten hatte.“Während Maiabalaena nicht in der Lage gewesen wäre, zu kauen oder Futter zu filtern, deuten Muskelansätze an den Knochen ihres Halses darauf hin, dass sie wahrscheinlich starke Wangen und eine einziehbare Zunge hatte. Diese Eigenschaften hätten es ihm ermöglicht, Wasser in den Mund zu saugen und dabei Fische und kleine Tintenfische aufzunehmen. Die Fähigkeit, Futter zu saugen, hätte Zähne, deren Entwicklung viel Energie zum Wachsen erfordert, unnötig gemacht. Der Verlust der Zähne scheint also die Evolutionsstufe für die Barte gesetzt zu haben, die nach Schätzungen der Wissenschaftler etwa 5 bis 7 Millionen Jahre später entstand.
Peredo und Pyenson sehen das Studium der Walentwicklung als Schlüssel zum Verständnis ihres Überlebens in den sich schnell verändernden Ozeanen von heute. Wie die Entstehung von Barten ist der Zahnverlust bei Walen ein Beweis für Anpassungsfähigkeit, was darauf hindeutet, dass sich Wale möglicherweise an die heutigen Herausforderungen im Ozean anpassen können. Dennoch warnt Peredo, dass der evolutionäre Wandel für die größten Wale, die eine lange Lebensdauer haben und lange brauchen, um sich zu vermehren, langsam sein kann.“Angesichts des Ausmaßes und der Geschwindigkeit der Veränderungen im heutigen Ozean wissen wir nicht genau, was das für all die verschiedenen Arten von filterfressenden Walen bedeuten wird“, sagte er. „Wir wissen, dass sie sich in der Vergangenheit verändert haben. Es geht nur darum, ob sie mithalten können, was auch immer die Ozeane tun — und wir verändern die Ozeane gerade ziemlich schnell.“
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