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Evolution der Säugetiere

Die modernen Säugetiere von heute sind Synapsiden: Nachkommen einer Gruppe namens Cynodonten, die im späten Perm auftraten.

Evolution der Säugetiere

Die Evolution der Säugetiere durchlief seit dem ersten Auftreten ihrer synapsiden Vorfahren in der späten Karbonzeit viele Stufen. Säugetiere sind Synapsiden: Sie haben eine einzige Öffnung im Schädel. Sie sind die einzigen lebenden Synapsiden, da frühere Formen in der Jurazeit ausgestorben sind. Die frühen, nicht-säugerartigen Synapsiden können in zwei Gruppen unterteilt werden: die Pelycosaurier und die Therapsiden. Innerhalb der Therapsiden gibt es eine Gruppe, die Cynodonten, die als Vorfahren der Säugetiere gelten. In der Mitte der Trias gab es viele synapside Arten, die wie Säugetiere aussahen. Der Stammbaum, der zu den heutigen Säugetieren führt, spaltete sich im Jura. Zu den Synapsiden aus dieser Zeit gehören Dryolestes (näher mit den heutigen Plazentatieren und Beuteltieren verwandt als mit den Monotremen) sowie Ambondro (näher mit den Monotremen verwandt). Später trennten sich die Linien der Eutherier und Metatherier. Metatherianer sind die Tiere, die näher mit den Beuteltieren verwandt sind, während Eutherianer die Tiere sind, die näher mit den Plazentatieren verwandt sind. Eutherier unterscheiden sich von Nicht-Eutheriern durch verschiedene Merkmale der Füße, Knöchel, Kiefer und Zähne. Einer der Hauptunterschiede zwischen den Plazentatieren und den Nichteuthern ist, dass den Plazentatieren die Epiphysenbeine fehlen, die bei allen anderen fossilen und lebenden Säugetieren (Beuteltiere und Monotremen) vorhanden sind.

Cynodonten: Cynodonten, die erstmals in der späten Perm-Periode vor 260 Millionen Jahren auftraten, werden als Vorfahren der modernen Säugetiere angesehen.

Da Juramaia, der früheste bekannte Eutherier, vor 160 Millionen Jahren im Jura lebte, muss diese Divergenz im selben Zeitraum stattgefunden haben. Nachdem das Kreide-Paleogen-Aussterbeereignis die nicht-avischen Dinosaurier (Vögel werden allgemein als die überlebenden Dinosaurier angesehen) und einige andere Säugetiergruppen ausgelöscht hatte, diversifizierten sich die Plazenta- und Beutelsäugetiere im Laufe des Paläogens und Neogens in viele neue Formen und ökologische Nischen, an dessen Ende alle modernen Ordnungen erschienen waren.

Im späten Karbon, vor 320 bis 315 Millionen Jahren, trennte sich die Synapsidenlinie von der Sauropsidenlinie. Die Sauropsiden sind die heutigen Reptilien und Vögel sowie alle ausgestorbenen Tiere, die näher mit ihnen verwandt sind als mit den Säugetieren. Dazu gehören nicht die säugetierähnlichen Reptilien, eine Gruppe, die enger mit den Säugetieren verwandt ist. Während des Perms gehörten zu den Synapsiden die dominierenden Fleischfresser und einige wichtige Pflanzenfresser. In der anschließenden Triasperiode wurde jedoch eine bis dahin unbekannte Gruppe von Sauropsiden, die Archosaurier, zu den dominierenden Wirbeltieren. Die Säugetierformen erschienen während dieser Periode; ihr überlegener Geruchssinn, unterstützt durch ein großes Gehirn, erleichterte das Eindringen in nächtliche Nischen, in denen sie weniger den Raubtieren der Archosaurier ausgesetzt waren. Die nächtliche Lebensweise könnte wesentlich zur Entwicklung von Säugetiermerkmalen wie Endothermie und Haaren beigetragen haben. Später im Mesozoikum, nachdem die theropoden Dinosaurier die Raubsaurier als dominante Fleischfresser abgelöst hatten, breiteten sich Säugetiere in andere ökologische Nischen aus. Zum Beispiel wurden einige zu Wasserbewohnern, andere zu Gleitern, und einige ernährten sich sogar von juvenilen Dinosauriern. Der größte Teil der Beweise besteht aus Fossilien. Viele Jahre lang waren Fossilien mesozoischer Säugetiere und ihrer unmittelbaren Vorfahren sehr selten und bruchstückhaft; seit Mitte der 1990er Jahre gab es jedoch viele wichtige Neufunde, insbesondere in China. Die relativ neuen Techniken der molekularen Phylogenetik haben auch Licht auf einige Aspekte der Säugetier-Evolution geworfen, indem sie den Zeitpunkt wichtiger Divergenzpunkte für moderne Arten abschätzen. Bei sorgfältiger Anwendung stimmen diese Techniken oft, aber nicht immer, mit dem Fossilbericht überein. Obwohl Milchdrüsen ein charakteristisches Merkmal moderner Säugetiere sind, ist wenig über die Evolution der Laktation bekannt. Das liegt daran, dass diese Weichteile im Fossilbericht nicht oft erhalten sind. Die meisten Studien über die Evolution der Säugetiere konzentrieren sich vielmehr auf die Form der Zähne, die härtesten Teile des Tetrapodenkörpers. Andere viel untersuchte Aspekte sind die Entwicklung der Mittelohrknochen, die aufrechte Haltung der Gliedmaßen, ein knöcherner sekundärer Gaumen, Fell und Haare sowie die Warmblütigkeit.

Ein Hauptmerkmal der Synapsiden ist die Endothermie, im Gegensatz zur Ektothermie der meisten anderen Wirbeltiere. Die erhöhte Stoffwechselrate, die erforderlich ist, um die Körpertemperatur intern zu modifizieren, ging mit Veränderungen bestimmter Skelettstrukturen einher. Die späteren Synapsiden, die über weiter entwickelte, für Säugetiere einzigartige Merkmale verfügten, besaßen Wangen zum Festhalten der Nahrung und heterodontische Zähne (die auf das Kauen spezialisiert waren, indem sie die Nahrung mechanisch zerkleinerten, um die Verdauung zu beschleunigen und die zur Wärmeerzeugung benötigte Energie freizusetzen). Das Kauen erfordert auch die Fähigkeit, gleichzeitig zu kauen und zu atmen, was durch das Vorhandensein eines zweiten Gaumens erleichtert wird. Er trennt den Bereich des Mundes, in dem gekaut wird, von dem Bereich darüber, in dem die Atmung stattfindet, so dass die Atmung während des Kauens nicht unterbrochen werden muss. Ein sekundärer Gaumen wird bei Pelycosauriern nicht gefunden, ist aber bei Cynodonten und Säugetieren vorhanden. Der Kieferknochen zeigt ebenfalls Veränderungen von frühen Synapsiden zu späteren. Der Jochbeinbogen oder Wangenknochen ist bei Säugetieren und fortgeschrittenen Therapsiden wie den Cynodonten vorhanden, aber nicht bei den Pelycosauriern. Das Vorhandensein des Jochbeinbogens deutet auf das Vorhandensein des Kaumuskels hin, der den Kiefer schließt und beim Kauen funktioniert.