Die Evolution der Tetrapoden, der vierfüßigen Landwirbeltiere, ist ein faszinierendes Kapitel in der Geschichte des Lebens auf der Erde. Lange Zeit galten die Anfänge der Amnioten – einer bedeutenden Gruppe von Tetrapoden, die sich vollständig an ein Leben an Land anpassen konnten, da sie ihre Nachkommen unabhängig vom Wasser fortpflanzen – als Ereignis, das im späten Karbon stattfand. Neue wissenschaftliche Erkenntnisse stellen diesen Zeitrahmen jedoch grundlegend in Frage. Die Entdeckung der ältesten Amnioten-Fußabdrücke in Australien gibt Anlass, die Evolution und Diversifikation dieser Tiergruppe bereits viel früher anzusetzen – und das mit weitreichenden Konsequenzen für die Veranschaulichung der gesamten Entwicklung der Tetrapoden. Historisch basierte das Wissen über die frühe Tetrapodenevolution auf einem Zusammenspiel von Körperfossilien, Fußspuren (Ichnofossilien) und molekularen Datierungen.
Die bislang ältesten bekannten Amniotenkörperfossilien und die Dokumentation entsprechender Spurengruppen, insbesondere sogenannter Notalacerta-ähnlicher Spuren, stammen aus dem späten Karbon. Dies lieferte eine zeitliche Einordnung, in der die Amnioten erst etwa 30 bis 35 Millionen Jahre nach den ersten Tetrapoden auftauchten – das implizierte eine vergleichsweise langsame Evolution, die der große Einschnitt am Ende des Devon deutlich prägte. Die Entdeckung eines außergewöhnlich gut erhaltenen Fußabdruck-Slabs aus der Snowy Plains Formation in Victoria, Australien, stellt diese vorherrschende Sichtweise eines zu späten Ursprungs infrage. Diese Fundstelle ist datiert auf den frühen Tournaisium, den zeitlich frühesten Abschnitt des Karbons, und zeigt unverkennbar Abdrücke von Tieren, die eindeutig zu den frühen Amnioten zählen. Besonders auffällig sind die scharfen Krallenabdrücke an den Fingern und Zehen sowie die fanförmige Anordnung der fünf Zehen, Merkmale, die mit der Herkunft und Identifikation der Amnioten in Einklang stehen.
Die Fossilien auf dem australischen Fundstück wurden durch eine Kombination aus detaillierter 3D-Scan-Analyse und vergleichenden Studien mit bekannten Fußabdrücken anderer Amniotengruppen wie Notalacerta oder Varanopus sorgfältig untersucht. Neben der morphologischen Nähe finden sich eindeutige Unterschiede zu Fußabdrücken von Synapsiden, also beispielsweise frühen Vorfahren der Säugetiere, was darauf hindeutet, dass die Australien-Spuren wohl auf primitive Sauropsiden – die Vorfahren von Reptilien und Vögeln – zurückzuführen sind. Hieraus ergeben sich fundamentale Veränderungen in der Zeitachse der Tetrapodenevolution. Die ältesten Amnioten müssen demzufolge mindestens 35 bis 40 Millionen Jahre älter sein als basierend auf bisherigen Körper- und Spurfunden vermutet. Damit verschiebt sich der Ursprung dieser Gruppe vom späten Karbon in Grenznähe zum späten Devon.
Gleichzeitig impliziert dies, dass auch die Tetrapoden-Gruppen, die den gemeinsamen Ursprung aller heutigen Amphibien und Amnioten bilden, wesentlich früher, nämlich tief im Devon, entstanden sein müssen. Diese Erkenntnis legt nahe, dass die Evolution der frühen Tetrapoden deutlich schneller und vielfältiger verlief als bisher angenommen. Der vermeintlich plötzliche Anstieg der Vielfalt in späteren Erdzeitaltern erscheint nun als Folge einer schlechten fossilen Überlieferung und Sampling-Lücke im frühen Karbon, die als „Romer’s Gap“ bekannt ist, statt als Ausdruck einer echten Entwicklungsverzögerung. Der Fund aus Australien füllt daher eine wichtige Lücke und ergänzt den globalen Kontext der frühen Landwirbelproduktion. Darüber hinaus wurde im Rahmen derselben Studie auch eine neue Entdeckung in Europa publiziert.
In der Wałbrzycher Formation in Polen wurden ebenfalls sehr frühe Amnioten-Spuren aus der Zeit des mittleren Serpukhoviums bis zum frühen Bashkirium – also ebenfalls vor dem bisherigen ältesten Nachweis – gemacht. Diese Funde unterstützen die Hypothese, dass Amnioten schon in unterschiedlichen Regionen der damaligen Erdoberfläche weit verbreitet waren. Die Fußabdruck-Morphologie weist darauf hin, dass die evolutionäre Entwicklung der Amnioten bereits eine gewisse Komplexität erreicht hatte. Der Fund in Australien entstand in einem Flussbett, in dem Feinmaterialien aus dem frühen Tournaisium abgelagert wurden. Präsenz und Erhaltung der Fußabdrücke sind außergewöhnlich gut, da mehrere Kambrium-Generationen auf unterschiedlichen Feuchtigkeitsbedingungen beruhten.
Die Spuren vermitteln eine Vorstellung von der Körpergröße der Tiere: Mit einer geschätzten Gesamtlänge von etwa 80 Zentimetern ähnelten die Verursacher heute lebenden Waranen, was eine Erfolgsgeschichte von frühen terrestrisch lebenden Amnioten illustriert. Ein zentrales Muster in der Fußabdruckanalyse ist das Vorhandensein von Grabspuren und Krallenscharrspuren, die ausschließen, dass es sich bei den Tieren um nicht-amniote Tetrapoden handelt. Diese Strukturmerkmale sind consistent mit Amniotencharakteristika und stützen die Zuordnung zu dieser evolutionären Gruppe. Natürlich wirft diese Entdeckung auch Fragen zur Biogeographie und Ökologie der frühen Amnioten auf. Die Lage Australiens im frühen Karbon war näher am Äquator als heute, was tropische Verhältnisse impliziert.
Die parallelen europäisch-amerikanischen Funde bei mittleren Breiten deuten auf eine weite Verbreitung der Amnioten im tropischen und subtropischen Bereich der damaligen Welt hin. Daraus lässt sich schließen, dass frühe Amnioten rasch neue ökologische Nischen kolonisierten und die Landflächen bewohnten, was für die Evolution komplexer Ökosysteme bedeutsam war. Des Weiteren bringt die Verlagerung des Ursprungsdatums auf einen Zeitpunkt nah am Devon-Karbon-Grenze wichtige Implikationen für den Einfluss großer Massenaussterben mit sich. Das End-Devon-Massenaussterben galt bislang als Auslöser für den modernen Verlauf der Tetrapodenevolution, mit einem „Reset“ der Faunen durch radikale Ausdünnung der ursprünglichen Gruppen. Neue Daten legen jedoch nahe, dass wesentliche Teile der evolutionären Diversität bereits vor diesem Ereignis existierten und dass die Aussterberate vermutlich selektiv ältere Gruppen betraf, während jüngere Linien ausgeprägte Strukturen bewahrten oder stärkten.
In molekularphylogenetischen Untersuchungen, die den Stammbaum heutiger Arten über genetische Differenzen rekonstruieren, wird durch diese fossilbasierten Kalibrierungen eine erheblich frühere Entstehungszeit der Amnioten unterstützt. Die Abgrenzung zwischen Synapsiden und Sauropsiden, den beiden großen Amniotengruppen, ist demnach ein tief in die Erdgeschichte reichendes Ereignis, das mehrere hundert Millionen Jahre zurückliegt. Da es sich bei solchen Zeitschiebungen um fundamentale Neuinterpretationen von Stammesgeschichte handelt, fordert diese Forschung eine Überprüfung vieler weiterer fossiler Befunde weltweit. Insbesondere müssen bisher als spät angesehen Körper- und Spurfossilien auf zeitliche Genauigkeit, Systematik und Evolutionstrends hin untersucht werden. Die Studie unterstreicht somit die Bedeutung der fossilen Spuraufzeichnungen, die oft taxonomisch fehlende Körperfossilienkomponenten ersetzen und dabei unverzichtbare Hinweise zu Verhalten, Mobilität und Morphologie liefern.
Der zusätzliche Nachweis früher Amnioten in verschiedenen Kontinenten zeigt die komplexe und rasche Verbreitung dieser Tiergruppe auf der vor 360 Millionen Jahren bestehenden Landmasse. Es entsteht ein Bild eines dynamischen Übergangs von aquatischen oder semi-aquatischen Vorfahren zu voll terrestrischen Wirbeltieren mit neuartigen Fortpflanzungsstrategien und anatomischen Anpassungen. Darüber hinaus verdeutlichen die neuen Erkenntnisse, welch große Rolle Bürgerwissenschaftler spielen können. Die australischen Fundstücke wurden von Laien entdeckt, die daraufhin professionelle Paläontologen einbezogen haben – ein Beispiel, das Ideal und Wirklichkeit der modernen Forschung verbindet. Zusammenfassend stellen die frühesten Amnioten-Fußabdrücke aus dem frühen Karbon eine entscheidende Zäsur in der Sicht auf die Evolution der Tetrapoden dar.
Sie stellen ältere Zeitangaben für die Gründergruppen bereit, zeigen eine größere frühe Diversität und vermögen die Lücken im Fossilbericht teilweise zu schließen. Dies wirkt sich nicht nur auf die Evolutionsbiologie aus, sondern eröffnet neue Ansätze in der Paläobiogeographie, Umweltgeschichte und dem Verständnis der Auswirkungen großer paläontologischer Ereignisse wie Massenaussterben. Die Forschung betont die Notwendigkeit interdisziplinärer Ansätze, die Fossilienfunde, molekulare Daten und geologische Kontextinformationen kombinieren, um ein vollständigeren Bild der frühen Landwirbeltiersgeschichte zu zeichnen.
