Fossile Pigmente enthüllen Dinosaurier Herkunft der Vogeleifarben

Die Farben und Muster moderner Vogeleier gehen auf ihre dinosaurianischen Vorfahren zurück.

Die Eierschalen moderner Vögel zeigen eine spektakuläre Vielfalt an Regenbogenfarben – von Buttergelb über Blutrot, hellstes Aqua bis hin zu dunkelstem Cyan. Einige sind gefleckt oder gesprenkelt, andere sind makellos. Wie und wann hat sich die erstaunliche Vielfalt der Eifarben und -muster entwickelt? Unter den heutigen Amnioten (die Gruppe, die Vögel, Reptilien und Säugetiere umfasst) produzieren nur Vögel farbige Eier. Die anderen Eierschichten sind reine weiße. Die vorherrschende Weisheit war also, dass die Eifarbe ausschließlich eine Vogelinnovation ist – aber neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass es lange vor Rotkehlchens Eiblau das Eiblau von Deinonychus gab.

In einem in dieser Woche in Nature veröffentlichten Artikel berichten Forscher über Pigmente, die in versteinerten Eierschalen verschiedener Dinosaurierarten gefunden wurden. Die Arbeit zeigt die schillernde Vielfalt an Farben und Mustern in modernen Vogeleiern, die auf einen einzigen evolutionären Ursprung bei nicht-avischen Dinosauriern zurückgeht. (Technisch gesehen sind Vögel eine Untergruppe von Dinosauriern; daher die Unterscheidung zwischen Vogel und Nichtavia.) Die Entdeckung ergänzt eine wachsende Anzahl von Beweisen aus fossilen Pigmenten, die die Dinosaurierforschung revolutionieren.

Die ersten Hinweise auf die Eifarbe könnten von nicht-avischen Dinosauriern stammen, als Jasmina Wiemann, eine Doktorandin an der Yale University, und ihre Kollegen im vergangenen Jahr ihre Entdeckung des für die blaugrüne Eifarbe verantwortlichen Pigments in versteinerten Eierschalen mehrerer oviraptorider Dinosaurier aus China bekannt gaben. Oviraptoriden waren relativ kleine, zweibeinige Dinosaurier mit greifenden Händen, zahnlosen Schnäbeln und Federn. Das Ergebnis stellte fest, dass mindestens eine Gruppe von nicht-avischen Dinosauriern Eier gefärbt hatte, was die Frage aufwirft, ob Vögel die Eifarbe von ihren nicht-avischen Dinosaurier-Vorfahren geerbt haben oder ob sich die Färbung unabhängig voneinander bei Vögeln und nicht-avischen Dinosauriern entwickelte.

In der neuen Studie untersuchten Wiemann und ihre Kollegen die Eierschalen von 19 Vogelarten, Krokodilen und nicht-avischen Dinosauriern und analysierten ihre chemische Zusammensetzung mit einer Technik namens Ramanspektroskopie, die Pigmente identifizieren kann. Die Farben moderner Vogeleier stammen aus nur zwei Pigmenten: Biliverdin und Protoporphyrin IX. Beide Pigmente entdeckten die Forscher in ihren fossilen Eierschalenproben. Die Ergebnisse auf einen Stammbaum abbildend, stellte das Team fest, dass die Eifarbe nur einmal auftrat – innerhalb der Dinosauriergruppe Eumaniraptora, zu der Oviraptoriden und einige andere nicht-avische Dinosaurier sowie alle modernen Vögel gehören. Sauropoden (Apatosaurus und seine Art) und Ornithischianer (Triceratops und Verwandte) scheinen keine pigmentierten Eier gelegt zu haben. Und die wenigen Eumaniraptoran-Linien, die die Eifarbe verloren haben, haben sie nicht wiedererlangt – vermutlich, weil die Gen-Kaskaden, die zur Eifarbe führen, so komplex sind, wie Wiemann bemerkt.

Die Studienergebnisse geben Einblicke in die seit langem bestehende Frage, warum sich die Eifarbe überhaupt entwickelt hat. Wissenschaftler haben bereits eine Reihe von Hypothesen zur Erklärung des Phänomens vorgeschlagen, wobei die Argumentation, dass Pigmente entweder dazu beigetragen haben könnten, Eier in bestimmten Umgebungen zu tarnen, Schutz vor schädlicher Sonneneinstrahlung zu bieten oder die Hülle zu verstärken, unter anderem Vorteile brachte. Die fossilen Eierschalenpigmente, die Wiemann und ihre Kollegen entdeckten, stammen von Dinosauriern, von denen bekannt ist, dass sie ihre Eier in oberirdischen Nestern abgelegt haben, anstatt sie wie ihre Vorgänger zu begraben. Diese Assoziation deutet darauf hin, dass eine Verschiebung des Verschachtelungsverhaltens ein Schlüsselfaktor für die Entstehung der Eifarbe war, obwohl auch andere Faktoren dazu beigetragen haben könnten. Im Falle der chinesischen Oviraptoriden – von denen angenommen wird, dass sie in der Nähe von Flüssen nisten – kann die blaugrüne Eifarbe ihnen durchaus geholfen haben, sich mit den Nistmaterialien und der umgebenden Vegetation zu integrieren und sie vor Raubtieren zu verbergen.

Externe Experten finden die Ansprüche des Teams an die Pigmentkonservierung in den fossilen Eiern überzeugend. „Das ist gutes Zeug“, sagt Jakob Vinther von der University of Bristol in England, einer Autorität für alte Pigmente. Er stellt fest, dass die Ramanspektroskopie Pigmente zuverlässig von Proteinen unterscheiden kann, die sehr ähnlich aussehen können.

Die Ergebnisse könnten faszinierende Auswirkungen auf das Verständnis der elterlichen Fürsorge bei Dinosauriern haben. In den 90er Jahren haben Paläontologen, die in der Mongolei arbeiten, ein exquisit erhaltenes Fossil eines Oviraptoriden gefunden, der auf einem Eiernest steht. Als einflussreicher Beweis für das Brutverhalten moderner Vögel, das von nicht-avischen Dinosauriern stammt, wurde das Fossil, das vermutlich weiblich war, als „Big Mama“ bezeichnet. Aber Jahre später untersuchten die Forscher eine Reihe von Fossilien von erwachsenen Dinosauriern, die mit Eikluttern (einschließlich Oviraptoriden) konserviert wurden, und verglichen das Ei-Volumen und die Details der Knochenstruktur der fossilen Exemplare mit denen moderner Vögel. Ihr Fazit: Die grüblerischen Dinosaurier waren wahrscheinlich männlich. Der neue Eierfarbnachweis „fügt das fehlende Teil des Puzzles hinzu“, sagt Wiemann. Bei modernen Vögeln wie Rotkehlchen ist die blaue Eifarbe oft mit einer höheren väterlichen Fürsorge verbunden. Das Denken ist, dass die Farbe der Eier ein Signal der Qualität in der Mutter und damit ihrer Jungen ist, und als solches fordert es den Vater auf, die zusätzliche Meile zu gehen, um für seine Familie zu sorgen. Die Offenbarung der Oviraptoriden und einiger anderer Eumaniraptorane mit blauen Eiern unterstützt somit die Behauptung der väterlichen Fürsorge bei Vögeln, die aus nicht-avischen Dinosauriern stammen. Das heißt, Big Mama könnte besser unter dem Namen Big Papa bekannt sein.

„Die Entdeckung einer einzigen Herkunft der Eierschalenfarbe bei Dinosauriern ist eine wunderbare Erinnerung daran, dass moderne Vögel viele Eigenschaften von ihren dinosaurianischen Vorfahren geerbt haben“, sagt Mary Stoddard von der Princeton University, die die Evolution der Vogeleier untersucht und nicht an der neuen Arbeit beteiligt war. Sie stellt fest, dass die Erkenntnis, dass viele nicht-avische Dinosaurier bunte Federn besaßen, in den letzten Jahren das Denken der Wissenschaftler über Dinosaurierbiologie und -verhalten verändert hat. Diese neue Studie, so fügt sie hinzu, „wird wahrscheinlich ein ganz neues Forschungsgebiet zum Nisten und Inkubationsverhalten von Dinosauriern inspirieren“.

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