Neubewertung der Therapsiden-Phylogenie durch bayesianische und cladistische Ansätze

Ein verborgenes Kapitel in unserem Stammbaum

Säugetiere, einschließlich des Menschen, gehen zurück auf eine Gruppe uralter „säugetierähnlicher Reptilien“, die als Therapsiden bekannt sind und lange vor den Dinosauriern die Erde durchstreiften. Dennoch fehlt ein entscheidender Abschnitt ihrer frühen Geschichte im Fossilienbestand, sodass große Fragen offenbleiben, wann und wie sich diese Tiere zunächst diversifizierten. Diese Studie beleuchtet dieses Rätsel mit modernen statistischen Werkzeugen neu und zeigt, dass Therapsiden wahrscheinlich früher entstanden sind, als ihre Fossilien vermuten lassen, und sich rasch in die Hauptlinien verzweigten, die schließlich zu den Säugetieren führten.

Uralte Verwandte in einem lückenhaften Fossilbestand

Therapsiden waren während des Perms, vor etwa 300–250 Millionen Jahren, dominante Landwirbeltiere. Zu ihnen gehören mehrere große Gruppen, von denen einige schließlich die wahren Säugetiere hervorbringen sollten. In den Gesteinen, die ihre frühe Entwicklung dokumentieren sollten, gibt es jedoch ein rätselhaftes Intervall mit sehr wenigen Fossilien, bekannt als Olsons Lücke. Vor der Lücke ist die Welt von primitiveren Verwandten geprägt; danach tauchen voll entwickelte Therapsidengruppen plötzlich in vielen Regionen der Welt auf. Dieser scharfe Sprung erschwert es, die Verwandtschaftsverhältnisse dieser Gruppen und die Geschwindigkeit ihrer Evolution zu klären.

Neue Mathematik für alte Knochen

Die meisten früheren Studien versuchten, die Beziehungen der Therapsiden mit einer traditionellen Methode namens Parsimonie zu rekonstruieren, die nach dem einfachsten möglichen Evolutionsbaum sucht. Die Autoren dieses Papiers erstellten stattdessen einen neuen Datensatz, der sich auf Schädelmerkmale von 42 frühen Therapsidenarten und ihren nächstgelegenen nicht‑therapsiden Verwandten konzentriert und 99 anatomische Merkmale erfasste. Anschließend wandten sie bayesianische Ansätze an — probabilistische Methoden, die Unsicherheit explizit modellieren und Zeitpunkte von evolutionären Aufspaltungen schätzen können — implementiert in zwei Softwarepaketen, MrBayes und RevBayes. Diese Analysen verwendeten Modelle, die Fossilalter mit „Birth‑Death“-Prozessen kombinieren, welche Verzweigung (Artbildung), Aussterben und Fossilisierung über die Zeit beschreiben.

Umordnung des Therapsiden‑Stammbaums

Die bayesianischen Bäume sind vollständiger aufgelöst als die Parsimonie‑Ergebnisse und revidieren einige langgehegte Annahmen. Sie stützen eine große Untergruppe namens Neotherapsida, in der die pflanzenfressenden Anomodonten die nächsten Verwandten der überwiegend fleischfressenden Theriodonten sind. Innerhalb der Theriodonten treten die säbelzahnigen Gorgonopsier als Schwesterngruppe zu der Gruppe hervor, die Therocephalia und Cynodontia umfasst, wobei letztere schließlich zu den Säugetieren führen. Die Studie findet auch Hinweise darauf, dass zwei große Gruppen, Biarmosuchia und Dinocephalia, einen einzelnen breiteren Zweig bilden, eine Beziehung, die in älteren beschreibenden Arbeiten angedeutet, aber in früheren Computeralysen nicht stark gestützt wurde. Mehrere bekannte chinesische Arten aus der Dashankou‑Fauna — Raranimus, Biseridens und Sinophoneus — rücken an neue Positionen nahe der Basis des Baums und schwächen frühere Behauptungen, dass einige von ihnen zu klar abgegrenzten späteren Linien gehören.

Die Lücke in der Zeit füllen

Durch die Kombination von Anatomie mit Fossilalterangaben und einem fossilisierten Birth‑Death‑Modell schätzten die Autoren, wann sich die Hauptgruppen der Therapsiden voneinander trennten. Ihre Ergebnisse deuten auf einen Ursprung der Therapsidenlinie im frühen Perm hin, noch vor dem Beginn von Olsons Lücke, obwohl eindeutige Fossilien aus dieser Zeit fehlen. Die meisten der derzeit bekannten Hauptgruppen — wie Biarmosuchia, Dinocephalia, Anomodontia, Gorgonopsia und Eutheriodontia — scheinen sich rasch zwischen etwa 281 und 272 Millionen Jahren zu diversifizieren und damit die Lücke selbst zu überbrücken. Zusätzliche Modellierung legt nahe, dass es Phasen erhöhter Aussterberaten gab, darunter eine während von Olsons Lücke, während die Fossilisationsraten relativ stabil blieben. Dieses Muster passt zu einem Szenario, in dem ein früheres Aussterben ältere Linien kürzte und ökologischen Raum für die Diversifizierung der Therapsiden eröffnete.

Was das für den Aufstieg der Säugetiere bedeutet

Für den Nicht‑Spezialisten lautet die Kernbotschaft, dass unsere säugetierischen Vorfahren nicht einfach vollständig entwickelt plötzlich auftauchten, noch schlichen sie sich völlig ungesehen voran. Vielmehr stützt diese Arbeit eine Zweischrittgeschichte: eine schlecht dokumentierte frühe Phase, in der sich Therapsiden allmählich von reptilienähnlicheren Vorfahren abspalteten, gefolgt von einem raschen Diversifikationsschub um die Zeit von Olsons Lücke. Die neuen bayesianischen Analysen reorganisieren die Zweige des Therapsiden‑Stammbaums und deuten darauf hin, dass einige als eigenständig betrachtete Gruppen tatsächlich breitere Linien bilden könnten und dass die Cynodonten — die direkten Vorläufer der Säugetiere — vermutlich aus therocephalenähnlichen Tieren hervorgingen. Mit dem Fund neuer Fossilien, insbesondere aus Gesteinen, die Olsons Lücke überbrücken, wird dieses verfeinerte Rahmenwerk Paläontologen helfen, diese Funde genauer einzuordnen und weiter zu klären, wie und wann unsere fernen Vorfahren die ersten Schritte hin zu den Säugetieren unternahmen.

Zitation: Duhamel, A., Wynd, B., Wright, A.M. et al. Rethinking therapsid phylogeny through Bayesian and cladistic approaches. Sci Rep 16, 13171 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38195-2

Schlüsselwörter: Therapsiden, Permische Fossilien, Phylogenie, Bayesianische Evolution, Olsons Lücke