Vor 65 Jahren, auf dem Höhepunkt des Kalten Krieges, veröffentlichte die US-Regierung einen kurzen Animationsfilm darüber, was die Amerikaner im Falle eines Atomangriffs tun sollten. Der Film zeigte als Protagonist das vielleicht berühmteste Beispiel eines Tieres mit der Tendenz, sich zu „ducken und zu verstecken“: die vorsichtige, schützende Schildkröte.
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Es mag nicht der schlanke Laubpflücker der Giraffe oder der elastische Spinner der Eule sein, aber der einziehbare Hals der Schildkröte ist nichts, worüber man sich lustig machen könnte. Wenn die Gefahr eintritt, ziehen Schildkröten mit ihren flexiblen Hälsen den Kopf sicher in ihre schildartigen Hüllen zurück. Evolutionsforscher haben lange angenommen, dass Schildkröten diesen Trick als Schutz gegen Raubtiere entwickelt haben, aber neue Forschungen legen nahe, dass sein ursprünglicher Zweck wahrscheinlich nicht die Verteidigung, sondern das Essen war.
Platychelys oberndorferi war eine Schildkrötenart, die vor etwa 150 Millionen Jahren in Mitteleuropa lebte, nur wenige Millionen Jahre nachdem sich die Schildkröten entwickelt hatten. Es war ungefähr 1 bis 2 Fuß lang und hatte sich wahrscheinlich in den Feuchtgebieten und Seen der warmen Juraerde niedergelassen. Laut Jérémy Anquetin, Hauptautor einer Studie, die gestern in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht wurde, enden die Ähnlichkeiten mit der Mehrheit der modernen Schildkröten dort.
"Diese Juraschildkröte ist tatsächlich sehr bizarr, wenn man sie ansieht", sagt Anquetin und bezieht sich auf eine Muschel, die aus scharfen Noppen und einem breiten Schädel mit nasennahen Augen besteht. P. oberndorferi Fossilien sind selten; Anquetin sagt, dass er und sein Team zufällig auf das in ihrer Studie verwendete Fossil gestoßen sind, als ein Exemplar aus dem Jahr 1862 aus New York in ein Museum in Basel, Schweiz, zurückgebracht wurde.
Glücklicherweise blieben bei diesem Fossil die empfindlichen Knochen der Schildkrötenwirbel erhalten, so dass das Team die Möglichkeit hatte, sein Skelettsystem mit den heutigen Schildkröten zu vergleichen.
Moderne Schildkröten werden in zwei große Gruppen eingeteilt, je nachdem, wie sie ihre Hälse zusammenziehen: Pleurodire, die ihre Köpfe seitwärts in ihre Muscheln ziehen, und Kryptodire, die ihre Köpfe gerade zurück in ihre Muscheln ziehen. Pleurodire scheinen sich vor mehr als 200 Millionen Jahren entwickelt zu haben, und Kryptodire haben sich vor etwa 165 Millionen Jahren verzweigt.
Aufgrund der Schädelform und der Anzahl der Wirbel wurde P. oberndorferi lange Zeit als Pleurodire eingestuft. Aber als Anquetin und seine Mitarbeiter die Wirbel der ausgestorbenen Schildkröte modellierten und etwas Rätselhaftes fanden. "Sie waren so geformt, wie sie in einer anderen Gruppe von Schildkröten sein sollten", sagt Anquetin und bezieht sich auf die Kryptodire-ähnlichen Wirbel. "Wir hatten nicht damit gerechnet, so etwas zu finden."
Die Wirbel von P. oberndorferi waren so geformt, dass die Schildkröte ihren Kopf teilweise direkt in den Panzer zurückziehen konnte - nicht zur Seite wie Pleurodire. Der Teil ist der Schlüssel, sagt Anquetin. Ein teilweises Zurückziehen des Kopfes bietet keinen Schutz, da ein Raubtier leicht den zusammengerollten, verletzlichen Kopf der Schildkröte erreichen und angreifen könnte. Die Idee, dass sich diese Art der Kopfzurückziehung zur Verteidigung entwickelt haben könnte, ergab keinen Sinn.
"[Das] musste sich aus einem bestimmten Grund weiterentwickeln", sagt Anquetin. "Wir haben nach einem Grund gesucht."
Eine Rekonstruktion, wie Platychelys oberndorferi im Leben aussah. (Patrick Röschli / Wissenschaftliche Berichte) Ein Hinweis kam in Form von zwei modernen Doppelgängern von P. oberndorferi - Neuseelands Mata Mata-Schildkröten und Nordamerikas Schnappschildkröten, die beide auch die auf P. oberndorferi gefundenen Stachelschalen haben. Diese Schildkröten entwickelten sich unabhängig voneinander auf gegenüberliegenden Seiten der Welt. Und doch nutzen beide ihre Fähigkeiten zum Zurückziehen des Nackens nicht nur zum Schutz, sondern auch zur Jagd. Sie stellen ein Beispiel für konvergente Evolution dar - zwei nicht verwandte Arten, die dasselbe Verhalten oder dieselben physischen Merkmale entwickeln.
Schildkröten mögen als langsame, pflanzenfressende Kreaturen stereotyp sein, aber diese beiden Arten stoßen ihre Hälse gewaltsam nach vorne, um Beute anzugreifen. (In ähnlicher Weise stürzt sich die Schnappschildkröte infamös nach vorne, um kleine Fische mit dem Schnappen ihrer kräftigen Kiefer zu fangen.) Um Schwung zu gewinnen und ihre Opfer zu überraschen, werden die beiden Arten ihre zurückgezogenen Köpfe aus ihren Muscheln herauswerfen.
Anquetin vermutet, dass P. oberndorferi ein Fall für die frühe Entwicklung dieser Fähigkeit ist. Da ein teilweises Zurückziehen dieser Schildkröte nicht hilft, sich selbst zu schützen, ist es viel sinnvoller, dass sie die Eigenschaft entwickelt hat, andere zu jagen. In der Lage zu sein, den Hals teilweise zurückzuziehen, wie es P. oberndorferi getan hat, würde es ihnen ermöglichen, die Beute mit größerer Wucht anzugreifen .
Dies sei auch für die Entwicklung der Nackenstraffung in anderen modernen Kryptodiren sinnvoll, fügt Anquetin hinzu.
Evolution arbeitet oft mit der Kooption von Merkmalen, die für einen bestimmten Zweck entwickelt wurden, für einen anderen, und zwar in einem Prozess, der als Exapation bezeichnet wird. Laut Tyler Lyson, Kurator für Wirbeltier-Paläontologie am Denver Museum of Nature and Science, wurden Vogelfedern ursprünglich zur Regulierung der Körpertemperatur verwendet, spielten aber später eine entscheidende Rolle beim Fliegen.
In ähnlicher Weise hat sich der zusätzliche Nutzen des Zurückziehens des Rollkragens zur Verteidigung wahrscheinlich aus diesem partiellen Punkt entwickelt, sagt Anquetin. Aufgrund der erheblichen physischen Veränderungen, die erforderlich sind, damit eine Schildkröte ihren Nacken vollständig zurückziehen kann, hat die Entwicklung dieser Fähigkeit wahrscheinlich sehr lange gedauert. "Sie können nicht in einer Nacht erscheinen", sagt er.
Brad Shaffer, ein Evolutionsbiologe an der Universität von Kalifornien in Los Angeles, glaubt, dass Anquetin und seine Mitarbeiter mit ihrem Vertrauen in ihre Hypothese ein wenig "die Hürde schlagen". Insbesondere sagt Shaffer, er sei sich nicht sicher, wie hoch die Extrapolation aus einem Teilfossil sein muss, um zu einer Schlussfolgerung in dieser Studie zu gelangen.
"Angesichts der Tatsache, dass es nur zwei Halswirbel gibt, machen sie eine Menge Rekonstruktionen", sagt Shaffer, der nicht an der neuen Studie beteiligt war. Er fügt jedoch hinzu, dass die Theorie hoffentlich mehr Diskussionen auf dem Gebiet der Schildkrötenforschung auslösen und die Debatte unter Forschern darüber, wie starr die Grenze zwischen Pleurodiren- und Crytodireschildkröten tatsächlich ist, vorantreiben wird.
"Diese frühen Schildkröten - sie haben ein bisschen experimentiert", sagt Shaffer.
Mit einem derart begrenzten Bestand an gut erhaltenen frühen Schildkrötenfossilien rechnet Anquetin nicht damit, erneut viele Studien zu diesem Aspekt der Schildkrötenentwicklung durchführen zu können. Er sagt jedoch voraus, dass Biologen nun in der Lage sein werden, das unterschiedliche Fütterungsverhalten moderner Schildkröten zu untersuchen und festzustellen, wie sich ihre Halsanatomien vergleichen lassen. Shaffer stimmt zu, dass Analysen darüber, wie Schildkröten das Zurückziehen des Halses "über den Schildkrötenbaum des Lebens" hinweg anwenden, helfen werden, ein besseres Bild davon zu zeichnen, wie sich dieses Merkmal entwickelt hat.
"Am Anfang muss es eine andere Erklärung geben als Schutz", sagt Anquetin. "Die Leute müssen jetzt Nachforschungen anstellen."
