Die fabelhafte Flughilfe-Furcula

Nahezu jedes Kind, das schon einmal ein Brathähnchen oder einen Truthahn gegessen hat, wurde irgendwann aufgefordert, den Wunschknochen zu brechen und sich etwas zu wünschen. Dieser bekannte kleine Knochen, der die Form eines U oder V hat, sitzt in der oberen Brust eines Vogels und stützt diesen Bereich des Körpers bei den Belastungen des Fluges. Der richtige Name für diesen Knochen ist Furcula, und er entsteht durch die Verschmelzung der beiden Schlüsselbeine, die den meisten Menschen als Schlüsselbeine bekannt sind. Die Furcula ist für den Flug moderner Vögel von entscheidender Bedeutung, aber ihr offensichtliches Fehlen bei den Dinosauriern war einer der Gründe, warum es so lange dauerte, bis die Dinosaurier als Vorfahren der Vögel identifiziert wurden.

In den frühen 1900er Jahren war der Ursprung der Vögel heftig umstritten. Obwohl der erstaunliche gefiederte Dinosaurier Archaeopteryx als erster Vogel angeführt wurde, der den Übergang von Dinosauriern zu Vögeln darstellte, gab es Probleme mit diesem Argument. Fast alle bekannten Dinosaurier waren große Tiere, während der Archaeopteryx ein kleines Tier war (etwa so groß wie eine Krähe), und unter anderem fehlte sowohl den Dinosauriern als auch dem Archaeopteryx ein Haarkleid. Trotz der langen Liste von Gemeinsamkeiten zwischen Dinosauriern und Vögeln, wie z.B. die Form der Hand- und Fußgelenke und das Aussehen des Schädels (von denen viele auch beim Archaeopteryx zu finden waren), wurde dieses Fehlen als ein grundlegendes und unüberwindbares Problem angesehen.

Der Berliner Archaeopteryx
Oberkörper des Berliner Exemplars des Archaeopteryx, dem eine Furcula zu fehlen scheint. Foto: Luis Chiappe/AP

Zu jener Zeit herrschte die Vorstellung, dass ein Merkmal, das im Laufe der Evolution einmal verloren gegangen war, nicht mehr zurückkehren konnte (so genanntes Dollo’sches Gesetz). Wenn es bei den Dinosauriern keine Furcula oder Schlüsselbeine gab, bei den Vögeln aber eine Furcula, dann konnten die Vögel nicht von den Dinosauriern abstammen. Stattdessen müssen die Vögel von einer früheren Reptilienlinie abstammen, bei der die Schlüsselbeine noch vorhanden waren, obwohl die Vögel viele Merkmale mit den Dinosauriern gemeinsam hatten, die sie mit anderen Reptilien nicht hatten. Wir wissen heute, dass Dollos Gesetz falsch ist und dass sogar wichtige Merkmale zurückkehren können, was kein Grund ist, die Verbindung zu den Dinosauriern zu verwerfen, aber es gibt hier ein viel größeres Problem.

Die Dinosaurier hatten in der Tat Furculae. Vor einem Jahrhundert oder so war die Fossilfundlage bei Dinosauriern nicht besonders gut, und nur wenige Skelette waren annähernd vollständig. Ein ziemlich kleines Merkmal wie eine Furkula konnte leicht nicht erhalten oder übersehen werden. Heute haben wir zahlreiche Furkeln von einer Vielzahl von Dinosauriern, einschließlich derjenigen, die den Vögeln am nächsten stehen. Sogar Tyrannosaurus hatte eine, und wir haben auch mehrere andere Tyrannosaurier mit einer Furcula erhalten (nebenbei bemerkt bedeutet dies, dass die Schultern dieser Tiere eng beieinander lagen, was bedeutet, dass die Arme unter dem Körper positioniert waren und nicht hoch oben an den Seiten, wie es oft in Rekonstruktionen zu sehen ist).

Tyrannosaurus hatte eine Furcula
Skelett von Tyrannosaurus, das die Furcula zeigt, die sich in der Brust zwischen den beiden Schulterblättern befindet. Die Bilder wurden mit Genehmigung des LA County Museum verwendet. Photograph: Dave Hone

Aber was ist mit dem Archaeopteryx – wenn seine Vorfahren in anderen Dinosauriern dies hatten, und spätere Vögel es hatten, warum fehlte es? Auch dieses fehlte nicht so sehr, wie zunächst angenommen, sondern aus einem ganz anderen Grund. Obwohl die frühen Exemplare des Archaeopteryx gut erhalten waren und sowohl ihre Skelette als auch erhaltene Federn zeigten, lauerte in einem oder zwei von ihnen ein Geheimnis – eine Furcula. Anders als bei ihren Vorläufern und wie bei einigen heutigen Vögeln war dieser Knochen bei den jüngeren Tieren jedoch nicht vollständig verknöchert – er bestand eigentlich mehr aus Knorpel als aus Knochen. Das bedeutete, dass er sich nicht so gut konservieren ließ, und so wurde er viele Jahre lang übersehen, bis Untersuchungen mit UV-Licht zeigten, dass er vorhanden war, wenn auch als eher schwache Verfärbung und Vertiefung auf dem Exemplar, aber von der richtigen Größe, Form und Position, um eine Furcula zu sein.

Obwohl dieses Fehlen ursprünglich als Argument gegen die Entstehung der Vögel aus den Dinosauriern verwendet wurde, haben bessere Daten dies umgedreht, und stattdessen bildet es ein bemerkenswertes Beweisstück für diese Beziehung. Dinosaurier, die den Vögeln um mehrere zehn Millionen Jahre voraus sind, haben eine Furcula, was zeigt, dass diese Verschmelzung der Schlüsselbeine schon früh in ihrer Geschichte auftrat und von ihren Nachkommen bis heute fortgeführt wurde. Es handelt sich um einen einzigartigen Knochen, der bei anderen Wirbeltieren nicht vorkommt und somit ein hervorragendes Bindeglied darstellt, das bestätigt, dass Vögel tatsächlich lebende Dinosaurier sind.

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