Lücken mit Folgen – Wie Fossilien unser Bild der Evolution prägen
Autor: Manuel Stevanovic
Fossilien liefern wichtige Hinweise darauf, wie sich die Vielfalt des Lebens über Millionen von Jahren verändert hat. Allerdings hinterlassen nicht alle Arten mit derselben Wahrscheinlichkeit erkennbare Spuren. Eine aktuelle Studie zeigt, dass diese ungleiche Überlieferung auch die Rekonstruktion evolutionärer Entwicklungen beeinflussen kann. Anhand heutiger Säugetiere simulierten die Forschenden einen möglichen zukünftigen Fossilbericht. Aus den verbleibenden Arten ergaben sich teilweise deutlich andere Rückschlüsse auf die Entwicklung von Körpermasse und Ernährung als aus dem ursprünglichen Datensatz. Entscheidend war dabei neben der Zahl fehlender Arten auch, welche Gruppen verloren gingen.
Zurück in die Gegenwart
Ob ein Tier als Fossil überliefert wird, hängt von mehreren Faktoren ab. Geeignete Sedimente müssen vorhanden sein, Überreste erhalten bleiben und schließlich entdeckt werden. Hinzu kommen Unterschiede in der geografischen Verbreitung der Arten sowie in der Erforschung einzelner Regionen und Tiergruppen. Der Fossilbericht, also die Gesamtheit der bekannten fossilen Zeugnisse, bildet die ursprüngliche Lebensgemeinschaft deshalb nur unvollständig ab. Um die Folgen dieser Auswahl zu untersuchen, verwendeten die Forschenden einen Datensatz von 3.710 heute lebenden Säugetierarten, um ihre evolutionären Verwandtschaftsverhältnisse zu rekonstruieren. Dieser umfasste ihre Verbreitung und einen zeitlich eingeordneten Stammbaum. Für die meisten Arten lagen außerdem Angaben zu Körpermasse und Ernährung vor.
Aus diesem Datensatz wurden dann durch ein Modell schrittweise Arten entfernt. Dabei berücksichtigte das System die Verfügbarkeit von Sedimenten, die Größe des Verbreitungsgebiets, die Körpergröße, sowie geografische und taxonomische Unterschiede in der Fossilerfassung. Taxonomische Unterschiede bezeichnen hier die ungleiche Repräsentation verschiedener Säugetiergruppen. Kleine und räumlich begrenzt verbreitete Arten hatten im Modell geringere Chancen, erhalten zu bleiben. Die Filter wurden sowohl einzeln als auch nacheinander und unter unterschiedlich starken Verlustszenarien angewendet. Nach jedem Schritt entfernten die Forschenden die betreffenden Arten auch aus dem Stammbaum. Anschließend prüften sie mit denselben statistischen Verfahren, welche Aussagen über die Merkmalsentwicklung aus den verkleinerten Datensätzen hervorgingen. Als Vergleich dienten die Ergebnisse aus dem vollständigen Ausgangsdatensatz.
Zahlreiche Verluste
Besonders starke Verzerrungen verursachten die biologischen Filter und die ungleiche Erfassung verschiedener Tiergruppen. Der Körpergrößenfilter verringerte vor allem den Anteil kleiner Säugetiere, wodurch mittelgroße und pflanzenfressende Arten relativ häufiger vertreten waren. Da Körpergröße, Ernährung und Verwandtschaft miteinander zusammenhängen, veränderte dieser Verlust mehrere Eigenschaften der untersuchten Gemeinschaft gleichzeitig.
Unter den stärksten, nacheinander angewendeten Filtern blieben im Mittel nur etwa 1,3 bis 3% der ursprünglichen Arten übrig. In einem dieser Szenarien verschwanden Fledermäuse und Primaten vollständig aus den simulierten Fossilstichproben. Dadurch fehlten ganze Bereiche des Stammbaums, deren Merkmale in den anschließenden Analysen nicht mehr angemessen berücksichtigt werden konnten.
Die Folgen gingen jedoch über eine unterschätzte Artenvielfalt hinaus. Bei der Analyse der Körpermasse als kontinuierliches Merkmal wurde der gemeinsame Vorfahr aus dem Ausgangsdatensatz auf etwa 790 Gramm geschätzt. Stark gefilterte Stichproben konnten dagegen Werte von mehr als zehn Kilogramm nahelegen. Diese Zahlen sind modellabhängige Rekonstruktionen und keine direkt gemessenen Eigenschaften eines fossilen Vorfahren. Ihr Unterschied verdeutlicht aber, wie stark die Datenauswahl das Ergebnis beeinflussen kann.
Auch die abgeleiteten Evolutionsmuster veränderten sich. Manche Stichproben legten nahe, dass sich die Körpermasse früh und rasch veränderte, und diese Entwicklung später verlangsamt habe, obwohl dieses Muster im Ausgangsdatensatz nicht bevorzugt wurde. Bei der Ernährung konnte an die Stelle eines wahrscheinlich tierfressenden Vorfahren ein Alles- oder Pflanzenfresser treten, abhängig vom verwendeten Modell.
Ein begrenzter Blick zurück
Die räumlichen Filter hatten in dieser Untersuchung insgesamt geringere Auswirkungen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass geografische Lücken grundsätzlich unwichtig sind. Die Simulation betrachtete heutige Arten zu einem einzigen Zeitpunkt. Reale Fossildatensätze umfassen dagegen meist unterschiedliche Erdzeitalter, in denen sich Lebensräume, Sedimentbildung und Fundmöglichkeiten verändern. Zudem blieb das Grundgerüst des Stammbaums erhalten, bei der Arten zwar entfernt, die Verwandtschaft der verbleibenden Arten aber als korrekt vorausgesetzt wurden. Unsicherheiten bei der Rekonstruktion eines Stammbaums aus wenigen Fossilien könnten zusätzliche Abweichungen verursachen. Auch die Vergleichswerte aus heutigen Arten beruhen auf statistischen Annahmen.
Die Studie verdeutlicht damit, dass Lücken im Fossilbericht nicht lediglich Informationen reduzieren. Wenn bestimmte Körpergrößen, Ernährungsweisen oder Verwandtschaftsgruppen fehlen, können daraus systematisch andere Vorstellungen über evolutionäre Abläufe entstehen. Für die Interpretation fossiler Daten ist deshalb wesentlich, neben den erhaltenen Arten auch die Prozesse zu berücksichtigen, die ihre Überlieferung und Entdeckung begünstigt haben.
Originalpublikation
Dieser Artikel basiert auf einer wissenschaftlichen Fachpublikation, deren Inhalte für Paper to People verständlich und allgemein zugänglich aufbereitet wurden. Wenn Sie tiefer in die Forschung eintauchen möchten, finden Sie hier die Originalquelle.
Zitation
Sotelo, Graciela, et al. “Fossil Record Biases Skew Inferences of Mammal Trait Evolution.” Nature Communications, vol. 1, no. 1, 24 Aug. 2026, https://doi.org/10.1038/s41467-026-77026-w, 10.1038/s41467-026-77026-w.
Originalpublikation: https://doi.org/10.1038/s41467-026-77026-w
Autor - Manuel Stevanovic
Betreuer beim Ludwig Boltzmann Institut für Traumatologie
Molekulare & Zelluläre Biologie
Nach seinem Abschluss als Chemieingenieurstechniker an der HTL Rosensteingasse in Wien arbeitete Manuel als militärwissenschaftlicher Experte beim Österreichischen Bundesheer im Bereich Chemie. Dort sammelte er erste Erfahrungen in der Wissenschaftskommunikation und veröffentlichte in der Truppenzeitung LD50 einen Artikel über die Forschung an Kampfstoffen, welcher auch Ergebnisse seiner eigenen Diplomarbeit enthielt.
Anschließend begann er ein Studium der Molekularbiologie an der University of Glasgow in Schottland. Neben seiner Tätigkeit bei ForJu arbeitet Manuel als Tutor für Mathematik, Chemie und Biologie und erweitert dadurch seine Erfahrung in der Wissenschaftskommunikation. Zudem wirkt er regelmäßig an der biomedizinischen Forschung am Ludwig Boltzmann Institut für Traumatologie mit.
Als Tutor und Mitgründer des Vereins setzt sich Manuel dafür ein, Wissenschaft, Forschung und Innovation für Jugendliche greifbarer und zugänglicher zu machen.
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