Wie Geparden können sich auch uralte Meeresbewohner im Galopp fortbewegt haben

Geparden sind die schnellste Tiere an LandEintakten mit Geschwindigkeiten über 60 km/h. Im Vergleich dazu laufen Salamander in einem weitaus gemäßigteren Tempo. Während Geparden exponentiell größer und stärker sind als Salamander, besteht ein weiterer großer Unterschied zwischen den beiden darin, wie sie sich bewegen – ihr Gang.

Wenn Geparden Beute jagen, bewegen sie sich mit einem asymmetrischen Gang – insbesondere galoppieren sie, genau wie Pferde – ihre Vorder- und Hinterbeine bewegen sich paarweise. Salamander hingegen laufen mit einem symmetrischen Gang, wobei sich ihre linken und rechten Gliedmaßen gegeneinander bewegen.

Historisch gesehen glaubten Wissenschaftler, dass symmetrische Gangarten evolutionär älter sind – Salamander als Vorbild wie sich die ersten Landtiere bewegten. Umgekehrt wurde angenommen, dass sich asymmetrische Gangarten wie Galoppieren und Springen im Laufe der Zeit unabhängig voneinander bei verschiedenen Arten entwickelt haben.

Aber neue Forschungen weisen auf eine andere Geschichte hin, eine, in der asymmetrische Gangarten in unserem Kiefer existierten Vorfahren, die vor über 400 Millionen Jahren lebten in alten Ozeanen, lange bevor Wirbeltiere an Land zogen. Die Arbeit wurde am Dienstag im Journal of Experimental Biology veröffentlicht.

Asymmetrische Gangarten liegen den von Geparden erreichten Geschwindigkeiten zugrunde, Windhunde und Kängurus. „Deshalb dachten so viele Leute, dass dies reine Säugetierinnovationen seien“, sagte er Michael GranatskyEvolutionsbiologe am New York Institute of Technology und einer der Autoren der Studie.

Es häufen sich jedoch Beweise dafür, dass asymmetrische Gangarten möglicherweise nicht so neu entstanden sind, wie früher angenommen wurde, und dass sie sicherlich nicht ausschließlich von Säugetieren stammten. Einige Krokodilarten galoppieren, mindestens eine Meeresschildkrötenart springt unter Wasser und es gibt Fische, die über den Meeresboden laufen.

„Der afrikanische Lungenfisch hat im Wesentlichen kleine Spaghetti-Nudeln als Beine, aber sie laufen auf der Unterseite des Substrats“, sagte Dr. Granatosky. „Und innerhalb von etwa 10 Schritten wird die Hälfte davon symmetrisch und die andere Hälfte asymmetrisch sein.“

Dies motivierte die Forscher, erneut zu untersuchen, wie sich asymmetrische Bewegungen entwickelt haben. Aus einer Stichprobe von 308 lebenden Arten von Kieferwirbeltieren, darunter Säugetiere, Reptilien und andere, erstellte das Team einen Baum der evolutionären Beziehungen zwischen den Arten. Von dort aus ordneten sie jeder Art eine Punktzahl von 0 zu, wenn sie sich nicht asymmetrisch bewegen konnte, oder eine Punktzahl von 1, wenn sie es konnte. Anschließend testeten sie eine Reihe potenzieller Modelle der asymmetrischen Gangentwicklung, um zu sehen, welches am besten zu den Daten passt.

Das Modell, das sich als das wahrscheinlichste herausstellte, schränkte die Entwicklung asymmetrischer Gangarten nicht ein, wobei Gewinne und Verluste asymmetrischer Gangarten im Laufe der Zeit frei auftreten konnten.

„Es ist ein viel lockereres Modell“, sagte Eric McElroyBiologe am College of Charleston und Co-Autor der Studie, und es zeigte sich eine Wahrscheinlichkeit von etwa 75 Prozent, dass der Vorfahr der Wirbeltiere mit Kiefern vor über 400 Millionen Jahren einen asymmetrischen Gang hatte und dass asymmetrische Gangarten sowohl verloren als auch verloren gehen konnten gewonnen, als sich Kieferarten entwickelten.

Diese Feststellung macht durchaus Sinn Sudhir Kumar, ein Biologe an der Temple University, der nicht an der Studie beteiligt war. „In der Evolution ist nichts heilig“, sagte er. „Wir gewinnen und verlieren Eigenschaften basierend auf unserer Umgebung, basierend auf unserem Verhalten, basierend auf unseren Bedürfnissen, und das sehen Sie hier – die Art und Weise, wie Tiere gehen, ist nicht festgelegt. Es entwickelt sich.“

Die Forscher geben Auskunft über die Lücken in ihrer Analyse.

„Wenn Sie versuchen, abzuschätzen, wie sich etwas, das 400 Millionen Jahre lang tot war, bewegt hat, müssen Sie ein wenig raten“, sagte Dr. McElroy. In Bezug auf das Forschungsgebiet fügte Dr. Granatosky hinzu: „Wir haben eine extreme säugetierspezifische Ausrichtung bei der Art und Weise, wie wir biomechanische Daten erfassen.“ Die Einbeziehung von mehr Daten von Nicht-Säugetierarten wie Fischen könnte ihre Ergebnisse dramatisch verändern, sagte er.

Obwohl er die potenziellen blinden Flecken der Studie anerkennt, Pedro Godoy, ein Evolutionsbiologe an der Stony Brook University, der nicht an der Studie beteiligt war, sieht diese Arbeit als einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Fortbewegung zwischen Arten. „Wir können die Treiber verschiedener Gangarten nur vollständig verstehen, wenn wir dies im Lichte der Evolution tun“, sagte er.