Geheimnisse von 9

Von der University of Colorado in Boulder, 9. März 2023

Wie ein ganzes Aepyornis-Ei frisch ausgesehen hätte, gesehen auf einem Markt in der Nähe der Stadt Toliara an der Südwestküste Madagaskars. Bildnachweis: Gifford Miller

Vor mehr als 1.200 Jahren durchstreiften flugunfähige Elefantenvögel die Insel Madagaskar und legten Eier, die größer als Fußbälle waren. Während diese straußenähnlichen Riesen inzwischen ausgestorben sind, zeigen neue Untersuchungen der University of Colorado in Boulder (CU Boulder) und der Curtin University in Australien, dass ihre Eierschalenreste wertvolle Hinweise auf ihre Zeit auf der Erde enthalten.

Published on February 28 in the journal Nature Communications<em>Nature Communications</em> is a peer-reviewed, open-access, multidisciplinary, scientific journal published by Nature Portfolio. It covers the natural sciences, including physics, biology, chemistry, medicine, and earth sciences. It began publishing in 2010 and has editorial offices in London, Berlin, New York City, and Shanghai. " data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Nature Communications beschreibt die Studie die Entdeckung einer bisher unbekannten, separaten Abstammungslinie von Elefantenvögeln, die die feuchten, bewaldeten Landschaften im Nordosten Madagaskars durchstreiften – eine Entdeckung, die ohne Zugang zu irgendwelchen Skelettresten gemacht wurde.

Es ist das erste Mal, dass eine neue Linie von Elefantenvögeln allein anhand alter Eierschalen identifiziert wurde. Eine Pionierleistung, die es Wissenschaftlern ermöglichen wird, mehr über die Vielfalt der Vögel zu erfahren, die einst die Welt durchstreiften, und darüber, warum so viele in der Vergangenheit ausgestorben sind 10.000 Jahre.

„Dies ist das erste Mal, dass eine taxonomische Identifizierung aus der Eierschale eines Elefantenvogels abgeleitet wurde, und es eröffnet ein Feld, an das zuvor niemand gedacht hätte“, sagte Gifford Miller, Co-Autor des Artikels, angesehener Professor für Geologie und Fakultätsmitglied an der Universität Institut für Arktis- und Alpenforschung (INSTAAR) an der CU Boulder. „Dies könnte eine andere Möglichkeit sein, in die Vergangenheit zu blicken und zu fragen: ‚Gab es mehr Vielfalt bei Vögeln, als uns bewusst ist?‘“

Oberflächenstreuung von Aepyornis-Eierschalen, freigelegt durch aktive Winderosion von Sanddünen, in denen die Vögel nisteten. Bildnachweis: Gifford Miller

Madagaskar ähnelt einem kleinen Kontinent und ist seit mindestens 60 Millionen Jahren durch tiefes Meerwasser von Afrika und den Nachbarkontinenten getrennt. Diese Geologie hat es der Evolution ermöglicht, wild zu laufen und Lemuren, Elefantenvögel und alle Arten von Tieren hervorzubringen, die es sonst nirgendwo auf dem Planeten gibt. Für die polynesischen Völker, die vor etwa 2.000 Jahren hierher kamen, war der größte Elefantenvogel, Aepyornis, ein gefiederter Schrecken: Mit einer Größe von mehr als 9 Fuß, einem Gewicht von jeweils mehr als 1.500 Pfund und einem spitzen Schnabel war er tödlich Mit seinen Fußkrallen war es das größte Landtier Madagaskars.

Due to limited skeletal remains—and the fact that bone DNADNA, or deoxyribonucleic acid, is a molecule composed of two long strands of nucleotides that coil around each other to form a double helix. It is the hereditary material in humans and almost all other organisms that carries genetic instructions for development, functioning, growth, and reproduction. Nearly every cell in a person’s body has the same DNA. Most DNA is located in the cell nucleus (where it is called nuclear DNA), but a small amount of DNA can also be found in the mitochondria (where it is called mitochondrial DNA or mtDNA)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> DNA wird in warmen, feuchten Gebieten schnell abgebaut – bis vor kurzem war nicht bekannt, wo die Vögel in den Stammbaum der Evolution passen. Die meisten Wissenschaftler wussten, dass sie zur Familie der flugunfähigen Laufvögel gehörten, einer genetischen Schwester des Neuseeländischen Kiwis, dem kleinsten lebenden Laufvogel der Welt.

Alte Eierschalen-DNA hat jedoch nicht nur bestätigt, wo die Elefantenvögel in diesem Baum sitzen, sondern auch mehr über die Vielfalt innerhalb der Abstammungslinie verraten.

“While we found that there were fewer speciesA species is a group of living organisms that share a set of common characteristics and are able to breed and produce fertile offspring. The concept of a species is important in biology as it is used to classify and organize the diversity of life. There are different ways to define a species, but the most widely accepted one is the biological species concept, which defines a species as a group of organisms that can interbreed and produce viable offspring in nature. This definition is widely used in evolutionary biology and ecology to identify and classify living organisms." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> „Wir haben auch neue Artenvielfalt im hohen Norden Madagaskars entdeckt“, sagte Hauptautorin Alicia Grealy, die diese Forschung im Rahmen ihrer Doktorarbeit an der Curtin University in Australien durchführte. „Diese Erkenntnisse sind ein wichtiger Schritt vorwärts zum Verständnis der komplexen Geschichte dieser rätselhaften Vögel. Aus Eierschalen gibt es überraschend viel zu entdecken.“

Miller analysiert seit mehr als 20 Jahren Eierschalenreste in Australien und auf der ganzen Welt – einer der wenigen Wissenschaftler, die diese Fragmente untersuchen. Als er 2005 im Rahmen des Easterbrook Distinguished Scientist Award der Geological Society of America mit 25.000 US-Dollar ausgezeichnet wurde, stellte Miller ein kleines Team zusammen, um den evolutionär schwer fassbaren Elefantenvogel zu untersuchen.

Das Team machte sich 2006 erstmals daran, Eierschalen von Elefantenvögeln in der trockenen Südhälfte der Insel zu sammeln. Als ein unabhängiger Forscher Knochenfragmente verwendete, um dieses Evolutionsrätsel zu lösen, bevor sie es konnten, richtete das Team von Miller und Grealy seine Aufmerksamkeit auf die feuchte, bewaldete Nordhälfte der Insel in der Hoffnung, den Vogel in einem anderen Biom besser zu verstehen.

Das Feldteam im Mai 2007 im Nordosten Madagaskars, wo die Proben im Papier gesammelt wurden. Von links nach rechts: Ramil, leitender Führer des Nationalmuseums in Antananarivo, der Hauptstadt; Gifford Miller; Steve DeVogel; und ein lokaler Führer. Bildnachweis: Gifford Miller

Mithilfe hochauflösender Satellitenbilder erkundete das Team Orte, an denen Winde den Sand weggeblasen und alte Eierschalen freigelegt hatten. Auf der Insel leben derzeit keine Vögel ähnlicher Größe, sodass die zerbrochenen Stücke mit bloßem Auge leicht zu erkennen sind. Nachdem das Team die Insel durchquert und mehr als 960 alte Eierschalenfragmente an 291 Orten gesammelt hatte, begann die anspruchsvolle Arbeit: die Analyse der alten DNA.

Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung können Skelette mit ihrer DNA „undicht“ sein, was sie für diese Art von Arbeit weniger geeignet macht. Im Vergleich dazu bindet die physikalische Chemie dieser dicken Eierschalen ihre organische Substanz bis zu 10.000 Jahre lang und schützt ihre DNA, so wie sie es bei dem Vogelbaby tat, das einst darin wuchs. Dies bedeutet, dass es ziemlich schwierig sein kann, es für die Analyse zu extrahieren.

Ein weiteres Problem besteht darin, ausreichend lange DNA-Stränge für die Analyse zu finden, da alte DNA häufig abgebaut wird. Infolgedessen setzten die Wissenschaftler die kürzeren Fragmente in einer Art „genetischem Puzzle“ zusammen – ohne zu ahnen, dass sie dadurch eine neue Art von Elefantenvögeln entdecken würden.

„Die Wissenschaft schreitet oft auf unklaren Wegen voran. Man findet nicht immer, wonach man gesucht hat“, sagte Miller, Direktor des Center for Geochemical Analysis of the Global Environment (GAGE) an der CU Boulder. „Und es ist viel interessanter, das zu finden, von dem man nicht wusste, dass man es sucht.“

Miller untersucht das „Quartär“, die jüngste geologische Periode in der Erdgeschichte und die Zeit, in der Menschen zum ersten Mal in der Landschaft auftauchten. Als der Mensch auftauchte, seien oft große Tiere ausgestorben, sagte er – aber die Wissenschaftler wissen immer noch nicht, warum der Elefantenvogel einer von ihnen war.

„Was ist es, was die frühen Menschen tun, was zum Aussterben insbesondere großer Tiere führt? „Das ist eine Debatte, die mein ganzes Leben lang geführt hat“, sagte Miller, dessen Karriere mittlerweile fünf Jahrzehnte umfasst.

Wenn Geologen, Archäologen und Biologen jedoch in der Lage sind, mehr Eierschalenfragmente aus der ganzen Welt zu sammeln und zu datieren, könnte die bahnbrechende Arbeit von Miller und Grealy auf dem Gebiet der Eierschalen-DNA-Wissenschaft zu einem besseren Verständnis dafür führen, warum große Tiere wie der Elefantenvogel dorthin gingen nach der Ankunft des Menschen ausgestorben.

„Mit vielen kleinen Beiträgen einer ganzen Reihe von Menschen kann man tatsächlich einige interessante Fragen lösen“, sagte Miller. „Dies könnte eine neue Sichtweise auf die Dinge eröffnen.“

Referenz: „Molekulare Erforschung fossiler Eierschalen deckt verborgene Abstammungslinien eines ausgestorbenen Riesenvogels auf“ von Alicia Grealy, Gifford H. Miller, Matthew J. Phillips, Simon J. Clarke, Marilyn Fogel, Diana Patalwala, Paul Rigby, Alysia Hubbard, Beatrice Demarchi, Matthew Collins, Meaghan Mackie, Jorune Sakalauskaite, Josefin Stiller, Julia A. Clarke, Lucas J. Legendre, Kristina Douglass, James Hansford, James Haile und Michael Bunce, 28. Februar 2023, Nature Communications.DOI: 10.1038/s41467-023-36405 -3

Additional authors on this paper include: Matthew J. Phillips, Queensland University of Technology; Simon J. Clarke, Integrity Ag & Environment; Marilyn Fogel, University of California Riverside; Diana Patalwala, Paul Rigby and Alysia Hubbard, The University of Western Australia; Beatrice Demarchi, University of Turin; Matthew Collins, Meaghan Mackie, Jorune Sakalauskaite, and Josefin Stiller, University of Copenhagen; Julia A. Clarke and Lucas J. Legendre, The University of Texas at Austin; Kristina Douglass, Columbia UniversityColumbia University is a private Ivy League research university in New York City that was established in 1754. This makes it the oldest institution of higher education in New York and the fifth-oldest in the United States. It is often just referred to as Columbia, but its official name is Columbia University in the City of New York." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Universität von Columbia; James Hansford, Zoological Society of London, Northern Illinois University, University College London; James Haile, Universität Oxford; und Michael Bunce, Curtin University.

Die Finanzierung dieser Arbeit wurde durch den Easterbrook Distinguished Scientist Award der Quaternary Geology and Geomorphology Division der Geological Society of America (GSA), der National Science Foundation, dem Australian Research Council (ARC), einem ARC Future Fellowship und dem National unterstützt Geographische Gesellschaft.