Vor etwa 400 Millionen Jahren entstanden die ersten landlebenden Vierfüßler, die Tetrapoden, aus aquatischen Fischvorfahren. Frühe Formen wie der bekannte Ichthyostega – ein kurzgeschnäuztes Wassertier, dessen Fossilien in 360 Millionen Jahre alten Gesteinen Ostgrönlands gefunden wurden – galten als langsame, ungeschickte Geher. Sie hielten ihren Körper nah am Boden und fehlten es an Beweglichkeit und Geschwindigkeit an Land.
Fossilanalysen bestätigen ihren ineffizienten Gang. Doch die immense Vielfalt späterer landlebender Tetrapoden, einschließlich heutiger Arten, zeigt eine Evolution zu höherer Beweglichkeit, Geschwindigkeit und Effizienz.
Erst mit den modernen Tetrapoden wie Reptilien und Säugetiervorfahren – kollektiv Amnioten genannt – entwickelten sich energiesparende Posen und die Fähigkeit, den Körper über dem Boden zu halten.
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Aber wann entstanden die Schlüsselmerkmale des "fortgeschrittenen Tetrapodengangs"? Welche Ereignisse ermöglichten späten Tetrapoden schnelle, effiziente Fortbewegung mit erhöhter Körperhaltung?
Ein Team unter Leitung von Prof. John Nyakatura von der Humboldt-Universität zu Berlin nutzt fortschrittliche Computermodellierung und Robotik. Fokus: Orobates, ein früher Tetrapode aus vor 260 Millionen Jahren in der Region des heutigen Deutschlands, nah verwandt mit Amnioten.
Diese Position macht Orobates zum potenziellen Modell für den amniotischen Stammvater – Erkenntnisse über seine Biologie beleuchten die Amnioten insgesamt.
Warum speziell Orobates? Erstens: Vollständig erhaltene Skelette erlauben präzise Rekonstruktion von Haltung und Fortbewegung. Zweitens: Versteinte Spuren aus 2007 in derselben Region passen perfekt in Größe und Form zu Orobates. Drittens: Als Schlüsselelfossil liegt es nah am Ursprung der Amnioten, die unabhängig vom Wasser wurden, betont Nyakatura.
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Fortbewegung meistern
Orobates war kein moderner Amphibie, Reptil oder Säugetierverwandter, sondern eine 85 cm lange Mischform mit salamander- und eidechsenartigen Zügen, beschreibt Prof. John Hutchinson vom Royal Veterinary College, UK.
Aufbauend auf Studien zu Salamandern, Krokodilen und anderen Tetrapoden kombinierten Nyakaturas Team Skelettdaten und Spuren mit Computermodellen und Robotik, um Gang und Haltung zu analysieren.
Digitale und reale Modelle passten die Fußplatzierungen an Spuren an und testeten mögliche Gangarten rückwärts.
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Der OroBOT-Roboter ist das Highlight: Er ahmt Orobates mit beweglichen Gelenken, flexiblen Füßen und realistischer Massenverteilung nach. In Aktion wirkt er wie eine große Eidechse oder ein kleines Krokodil. "Der erste Gang war magisch", erinnert sich Nyakatura.
Daten von Salamander, Skink, Leguan und Kaiman halfen, plausible Posen zu bewerten. 512 Gangarten wurden an OroBOT getestet, ihr Schwerpunkt, Gewichtsverteilung und Energieverbrauch gemessen.
"Wir prüften Hunderte Varianten auf Plausibilität und Effizienz", erklärt Nyakatura. Ineffiziente oder instabile Gänge scheiterten.
Die besten: Aufrechte Haltung mit Körper hoch über dem Boden, Gliedmaßen nah am Rumpf – ähnlich Leguanen und Kaimanen, nicht Salamandern.
Schlussfolgerung: Orobates und Diadektiden bewegten sich modern und effizient, wie Krokodile – entgegen früherer Annahmen.
Aufrecht gehen
Das zeigt: Tetrapoden entwickelten vor den Amnioten bereits komplexe Landfortbewegung. Diadektiden waren schneller, effizienter und koordinierter als gedacht.
Die Studie integriert Fußspuren, Skelette, Animationen, Tierversuche, Robotik und Simulationen – ein vielseitiger Ansatz mit überzeugenden Ergebnissen.
Mithilfe von Biorobotik wurde der Gang rekonstruiert. "Unsere Tools ermöglichen Replikation", sagt Hutchinson. "Mehrere Methoden lösen Evolutionsrätsel."
Zukunft: Anwendung auf Trias-Pterosaurier und mehr. "Ein laufender Flugsaurier wäre spannend", meint Hutchinson.
- Dieser Artikel wurde zuerst im BBC Science Focus veröffentlicht im April 2019 – hier anmelden