Zusammenfassung:
Vor etwa 99 Millionen Jahren, als noch Dinosaurier die Erde beherrschten, wurde ein winziges Insekt in Harz eingewickelt und wurde schließlich Teil von Bernstein, als das Harz allmählich aushärtete. Durch die Analyse dieses konservierten Bernsteinfossils haben Forscher nun ein uraltes Insekt entdeckt, das noch nie zuvor von der Wissenschaft offiziell beschrieben wurde. Sein auffälligstes Merkmal sind spezielle Mundwerkzeuge, die fast doppelt so lang wie sein Körper sind und eine dicht faltige Oberfläche haben. Diese Struktur ermöglicht es Insekten möglicherweise, ihre Mundwerkzeuge in engen Räumen flexibel zu biegen und verhindert gleichzeitig, dass sie beim Biegen zusammenfallen. Die gleiche Struktur wurde jedoch bei lebenden Verwandten nicht gefunden.
Diese Studie wurde von Forschern der Universität Tel Aviv in Israel durchgeführt und die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Insects“ veröffentlicht. Durch die Analyse von Bernsteinfossilien aus der Kreidezeit, die in der Kachin-Region in Myanmar ausgegraben wurden, verstand das Forschungsteam die Vielfalt der Insektenfütterungsmethoden und Körperstrukturen zu dieser Zeit neu. Forscher glauben, dass dieses Insekt möglicherweise ein hochspezialisiertes Nahrungssystem entwickelt hat, das es ihm ermöglicht, seine schlanken Mundwerkzeuge in Ritzen in der Rinde einzuführen, um den Saft aus dem Inneren der Pflanze abzusaugen.
Die Forscher nannten dieses neu entdeckte Insekt Cretodorus noonoo, was vorübergehend ins Chinesische als „Cretodorus Noonoo“ übersetzt werden kann. Unter ihnen stammt der Name Noo-Noo von der Staubsaugerfigur Nunu in der Kinderfernsehsendung „Teletubbies“. Die Figur besitzt einen schlanken, flexiblen, strohähnlichen Schlauch, der den ungewöhnlich langen und biegsamen Mundwerkzeugen des alten Insekts ähnelt.
Das Insekt gehört zur Familie der Neazoniidae, einer ausgestorbenen Familie alter wachszikadeähnlicher Insekten. Wachszikadeinsekten haben normalerweise stechend-saugende Mundwerkzeuge, die Pflanzengewebe durchbohren und Saft aussaugen können. Die Forscher weisen darauf hin, dass die langen Mundwerkzeuge dieses uralten Insekts zwar auf den ersten Blick an die siphonartigen Mundwerkzeuge von Schmetterlingen erinnern, es jedoch wichtige Unterschiede in Struktur und Funktion gibt.
Die langen Mundwerkzeuge von Schmetterlingen dienen hauptsächlich zum Saugen von Nektar. Sie können beim Füttern normalerweise zusammengerollt und gestreckt werden. Die Mundwerkzeuge von Cretodorus noonoo erstrecken sich in Richtung der Rückseite des Körpers, und die Gesamtstruktur entspricht eher der Ernährungsmethode, bei der Pflanzengewebe durchstochen und innere Flüssigkeiten abgesaugt werden. Das Forscherteam geht davon aus, dass die Länge der Mundwerkzeuge allein keinen Aufschluss darüber geben kann, ob sich dieses Insekt von Nektar ernährt.
Um die Lebensgewohnheiten dieses Insekts weiter zu bestimmen, untersuchten die Forscher mehrere verwandte Fossilien, um herauszufinden, ob Pollen auf dem Körper des Insekts konserviert waren. Wenn diese Insekten häufig Blumen besuchen und die Rolle von Bestäubern übernehmen, könnte das Vorhandensein von Pollen auf ihren Körpern diese Hypothese stützen. Nach der Untersuchung einer beträchtlichen Anzahl von Fossilien fanden die Forscher jedoch keine überzeugenden Beweise für eine Pollenansammlung. Daher gibt es derzeit keine ausreichenden Beweise dafür, dass dieses Insekt jemals als Bestäuber gedient hat.
Was das Forschungsteam wirklich überraschte, waren die dicht verteilten Querfalten auf der Oberfläche der Mundwerkzeuge.
Die Forscher verwendeten hochauflösende Mikrocomputertomographie, auch Mikro-CT genannt, um eine dreidimensionale Rekonstruktion der Insekten im Bernstein zu erstellen. Im Vergleich zur gewöhnlichen mikroskopischen Beobachtung kann diese Methode Forschern helfen, die innere Struktur von Fossilien aus verschiedenen Blickwinkeln zu beobachten und einige subtile Merkmale zu analysieren, die schwer direkt zu identifizieren sind.
Scanergebnisse zeigen, dass es sich bei den Querfalten an den Mundwerkzeugen nicht um einfache Oberflächentexturen handelt, sondern um einen Teil der Struktur der Mundwerkzeuge selbst. Diese Falten können den Mundwerkzeugen eine besondere Flexibilität verleihen, sodass sie sich biegen lassen, ohne dass es an den Biegungen zu starken Verformungen kommt.
Die Forscher verglichen dies mit modernen biegsamen Strohhalmen oder flexiblen Schläuchen. Wenn gewöhnliche längliche röhrenförmige Strukturen übermäßig gebogen werden, können die inneren Kanäle zusammengedrückt werden, was den Durchgang von Flüssigkeiten erschwert. Die Struktur mit speziellen Falten kann jedoch den beim Biegen entstehenden Druck bis zu einem gewissen Grad verteilen und die Gefahr eines lokalen Einsturzes der Rohrwand verringern.
Diese Struktur kann besonders wichtig für ein Mundteil sein, das fast doppelt so lang wie der Körper ist. Je länger die Mundwerkzeuge sind, desto mehr muss das Insekt beim Fressen seine Richtung kontrollieren und vermeiden, dass sich die Mundwerkzeuge in engen Räumen falten oder verstopfen. Seitliche Falten könnten es dem alten Insekt ermöglicht haben, die Position seiner Mundwerkzeuge in der komplexen Rindenumgebung flexibler anzupassen und gleichzeitig klare Nahrungskanäle beizubehalten.
Es gibt auch fossile Beweise, die diese Erklärung weiter stützen. Bei einigen Exemplaren sind die Mundwerkzeuge des Insekts in gebogenem Zustand erhalten. Da Harz die Bewegungen eines darin eingeschlossenen Insekts schnell einschränkt, spiegeln diese gebogenen Formen möglicherweise die Flexibilität der Mundwerkzeuge selbst wider, als das Insekt gefangen war, und nicht nur zufällige Verformungen, die nach der Entstehung des Fossils auftraten.
Natürlich können Fossilien nur begrenzte Informationen bewahren, und Forscher können nicht direkt beobachten, wie das Insekt im Laufe seines Lebens seine Mundwerkzeuge bewegte. Daher sind die spezifischen mechanischen Funktionen der Mundwerkzeugfalten und die tatsächlichen Bewegungen von Insekten beim Fressen immer noch wissenschaftliche Schlussfolgerungen, die auf strukturellen Beweisen basieren. Allerdings bestätigen sich die dreidimensionalen Scanergebnisse und der Erhaltungszustand der gebogenen Mundwerkzeuge gegenseitig, was dieser Erklärung eine gewisse Glaubwürdigkeit verleiht.
Forscher vermuten, dass sich das Insekt möglicherweise auf die Verwendung von Baumsaft als Nahrungsquelle spezialisiert hat. Seine ungewöhnlich langen und schlanken Mundwerkzeuge können in schmale Risse auf der Oberfläche der Rinde eindringen und sich dann entlang der Risse tiefer erstrecken, um die Gewebe im Inneren der Pflanze zu finden, die für den Transport von Wasser und Nährstoffen verantwortlich sind.
Es gibt eine Vielzahl von Geweben in Pflanzen, die Transportfunktionen erfüllen. Unter ihnen ist Xylem hauptsächlich für den Transport von Wasser und gelösten Mineralien verantwortlich, und Phloem ist für den Transport von organischem Material verantwortlich, das von Pflanzen produziert wird. Forscher glauben, dass dieses Insekt seine speziellen Mundwerkzeuge nutzen könnte, um durch Lücken in der Rinde zu dringen und seine Saugstrukturen in tiefere Pflanzengewebe zu schicken, um Flüssigkeiten zu erhalten. Von welchem Gewebe er sich konkret ernährt und welche Pflanzensäfte er hauptsächlich aufnimmt, lässt sich jedoch allein anhand von Fossilien nicht vollständig bestimmen.
Das Ende der Mundwerkzeuge weist ebenfalls zwei gerillte, blattartige Strukturen auf. Das Forscherteam vermutet, dass diese Strukturen den Insekten dabei helfen könnten, die Position ihrer Mundwerkzeuge während der Nahrungsaufnahme zu fixieren.
Die Forscher schlugen eine anschauliche Erklärung vor: Wenn das Mundwerkzeug in einen schmalen Rindenspalt eindringt, können sich die beiden Strukturen am Ende zu beiden Seiten des Risses ausbreiten, um eine Stütze mit der umgebenden Oberfläche zu bilden und so dazu beizutragen, dass das Mundwerkzeug stabil bleibt. Dieser Mechanismus ähnelt in gewisser Weise den spreizbaren Wandankern – der Anker dringt in das Loch ein und dehnt sich aus, wodurch ein stärkerer Kontakt mit der Lochwand entsteht.
Wenn diese Hypothese wahr ist, dann verfügt dieses Insekt nicht nur über ungewöhnlich verlängerte Nahrungsorgane, sondern möglicherweise auch über einen speziellen Mechanismus zur Positionierung und Fixierung seiner Mundwerkzeuge. Diese strukturelle Kombination hilft ihm, die Nahrungsaufnahme in dem engen Raum innerhalb der Rinde zu vervollständigen, und zeigt auch, dass alte Insekten möglicherweise hochspezialisierte Körperstrukturen für bestimmte ökologische Umgebungen entwickelt haben.
Die Bedeutung dieser Forschung geht über die Entdeckung einer seltsam aussehenden neuen Art hinaus. Es zeigt auch, dass alte Insekten einst Anpassungen besaßen, die bei modernen Insekten verloren gegangen sind.
Vorhandene Wachszikadeninsekten sind normalerweise auf nadelartige Mundwerkzeuge angewiesen, um Pflanzengewebe zu durchbohren und innere Flüssigkeiten abzusaugen. Die Mundwerkzeuge von Cretodorus noonoo entwickelten aufgrund dieser grundlegenden Nahrungsaufnahme eine extrem längliche und hochflexible Struktur. Die Forscher wiesen darauf hin, dass bei nahe verwandten lebenden Arten keine mit dieser Faltenstruktur identischen Mundwerkzeuge gefunden wurden.
Das bedeutet nicht, dass alle alten Insekten einst ähnliche Organe hatten, aber es bedeutet, dass es in der Evolutionsgeschichte der Insekten möglicherweise viele strukturelle Neuerungen gegeben hat, die später verschwanden. Moderne Insekten sind nur ein Teil eines langen Evolutionsprozesses, der überlebt hat, und die heute beobachteten Körperstrukturen repräsentieren nicht alle möglichen Formen, die in der Vergangenheit existiert haben könnten.
Amber spielte bei dieser Forschung eine Schlüsselrolle. Harz kann unter bestimmten Bedingungen schnell kleine Organismen umhüllen und härtet im Laufe langfristiger geologischer Prozesse allmählich zu Bernstein aus. Im Gegensatz zu vielen Fossilien, die nur gequetschte Umrisse oder verstreute Knochen hinterlassen, kann Bernstein manchmal winzige Strukturen des Körpers eines Insekts bewahren, sogar Mundwerkzeuge, Füße und andere empfindliche Organe.
Bernsteinvorkommen in der Kachin-Region in Myanmar haben eine große Anzahl von Insektenfossilien aus der Kreidezeit konserviert und wichtige Materialien für die Untersuchung von Waldökosystemen vor etwa 100 Millionen Jahren bereitgestellt. Das Forschungsteam analysierte 13 Bernsteinproben von Neoaphididae und verwandten Insekten. Durch den Vergleich der morphologischen Merkmale verschiedener Individuen bestätigten sie, dass dieses spezielle Mundwerkzeug keine zufällige Anomalie bei einem einzelnen Exemplar ist, sondern ein strukturelles Merkmal, das mit dieser alten Insektengruppe zusammenhängt.
Während der Kreidezeit unterschieden sich die Waldökosysteme auf der Erde erheblich von heute. Zwischen Pflanzen, Insekten und anderen Organismen entstehen komplexe ökologische Beziehungen, und verschiedene Insekten haben möglicherweise unterschiedliche Ernährungsstrategien entwickelt, um begrenzte Nahrungsressourcen zu nutzen. Die speziellen Mundwerkzeuge von Cretodorus noonoo sind ein Beispiel für diese Vielfalt ökologischer Anpassungen.
Forscher glauben, dass die Entdeckung dieses Insekts neue Hinweise zum Verständnis der Beziehung zwischen alten Insekten und Bäumen liefert. Risse in der Rinde können für bestimmte Insekten als wichtige Wege für den Zugang zu Pflanzensaft dienen, und Nahrungsorgane, die in diese engen Räume eindringen können, können ihnen dabei helfen, Ressourcen zu nutzen, die für andere Insekten unzugänglich sind.
Die aktuellen Beweise reichen jedoch nicht aus, um genau zu bestimmen, von welchen Bäumen das Insekt lebte, und auch nicht, um seine gesamte Lebensgeschichte in alten Wäldern genau zu rekonstruieren. Wenn in Zukunft weitere gut erhaltene Exemplare entdeckt werden, können Forscher möglicherweise mehr über die innere Struktur seiner Mundwerkzeuge, seine tatsächliche Verwendung und seine ökologische Beziehung zu anderen alten Insekten erfahren.
Diese Studie zeigt einmal mehr, dass Bernstein nicht nur das Aussehen antiker Lebewesen bewahren kann, sondern möglicherweise auch ausreichend feine anatomische Informationen enthält, die es Wissenschaftlern ermöglichen, spezielle Strukturen zu identifizieren, die einst existierten, aber später im Laufe der Evolution verloren gingen.
Für Cretodorus noonoo könnte dieses scheinbar absurde lange Mundstück ein äußerst praktisches Überlebenswerkzeug gewesen sein. Es kann tief in die Ritzen der Rinde eindringen, durch spezielle Falten flexibel bleiben und auch mit Hilfe von Endstrukturen in seiner Position fixiert werden. Fast 100 Millionen Jahre später sind diese Details immer noch in Bernstein erhalten und bieten Wissenschaftlern einen Einblick in antike Experimente zur Insektenentwicklung.
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