Die Histologie der Langknochen der unterpermischen Pelycosaurier und ihre Implikationen für die Evolution der Endothermie am Anfang der Säugetierlinie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Endothermie entstand mindestens zweimal innerhalb der Tetrapoden: Einmal in der Linie, die über die Dinosaurier zu den Vögeln führte, und einmal in der Linie, die zu den Säugetieren führte. In letzterer entstand sie vermutlich in den abgeleiteten, nicht zu den Säugetieren zählenden Synapsiden, die traditionell auch als Therapsiden bekannt sind. Die beste Möglichkeit, um der Evolution der Warmblütigkeit auf den Grund zu gehen, ist die Untersuchung der Mikrostruktur im Knochen; qualitativ anhand von (verschiedenen) Gewebwearten und quantitativ durch Skelettchronologie, was bei Therapsiden bereits zu einem gewissen Grad getan wurde. Allerdings sind die basalsten Vertreter der Säugerlinie, die Pelycosaurier, richtiger die nicht-therapsiden Synapsiden, histologisch nach modernen Kriterien fast nicht untersucht. Die Pelycosaurier sind fast ausschließlich aus den unterpermischen Red Beds in Nordtexas bekannt, durch so berühmte Tiere wie zum Beispiel Dimetrodon oder Edaphosaurus. Allgemein wurde angenommen, das Pelycosaurier nicht endotherm waren, ein Beweis hierzu fehlt bisher allerdings. Mit diesem Projekt haben wir den Kenntnisstand entscheidend verbessert, in dem wir umfassend Langknochen representativer Pelycosauriertraxa (Caseidae, Varanopseidae, Ophiacodontidae, Edaphosauridae and Sphenacodontidae) beprobt und histologisch untersucht haben. Während Varanopseiden den erwarteten lamellar-zonalen Knochen zeigten, der für Ektothermen typisch ist, zeigen die basalsten Caseiden eine spongiöse Knochenhistologie, die rätselhaft bleibt. Ophiacodontide hingegen zeigen deutliche Hinweise auf erhöhte Wachstumsraten und vermutlich metabolische Raten, worauf der fibrolamelläre Knochen mit radialen Kanälen hinweist. Ähnliche Hinweise finden sich bei Sphenacodontiden. Dies deutet darauf hin, dass Warmblütigkeit, oder zumindest ein früheres Stadium davon, viel früher als bisher geglaubt und möglicherweise wiederholt unter Synapsiden sich entwickelte. Diese Ergebnisse fanden bereits in der Berichterstattung der Publikumsmedien ihren Niederschlag.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2013. A new method to determine volume of bromalites: morphometrics of Lower Permian (Archer City Formation) heteropolar bromalites. Swiss Journal of Palaeontology 132(2):221–238
Shelton, C. D.
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2013. Long bone histology indicates sympatric species of Dimetrodon (Lower Permian, Sphenacodontidae). Earth and Environmental Science Transactions of the Royal Society of Edinburgh 103(3-4):217 - 236
Shelton, C.D., P. M. Sander, K. Stein, and H. Winkelhorst
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2015, Origins of Endothermy in the Mammalian Lineage: the Evolutionary Beginning of Fibrolamellar Bone in the “Mammal-Like” Reptiles. Ph.D. Dissertation: Bonn, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 350 p.
Shelton, C. D.
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2016. The discrepancy between morphological and microanatomical patterns of anamniotic stegocephalian postcrania from the Early Permian Briar Creek Bonebed (Texas). Comptes Rendus Palevol 15(1-2):103-114
Konietzko-Meier, D., C. D. Shelton, and P. M. Sander
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2017. A caseian point for the evolution of a diaphragm homologue among the earliest synapsids. Annals of the New York Academy of Sciences 1385:3-20
Lambertz, M., C. D. Shelton, F. Spindler, and S. F. Perry
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2017. Long bone histology of Ophiacodon reveals the geologically earliest occurrence of fibrolamellar bone in the mammalian stem lineage. Comptes Rendus Palevol 16(4):397–424
Shelton, C. D., and P. M. Sander
