Großaufnahme des Kopfs des Orobots
Bildrechte: Alessandro Crespi (EPFL Lausanne)

Orobates pabsti 300 Millionen Jahre alt: Thüringer Fossil lernt laufen

Mitten im Thüringer Wald, im Norden von Tambach-Dietharz lag "Orobates pabsti" Millionen Jahre im Boden. Sogar seine Fußspuren haben die Zeit überdauert. Das macht dieses fast perfekt erhaltene Fossil zu einem Glücksfund für die Paläontologie. Ein Forscherteam hat Orobates wieder zum Leben erweckt - als Roboter. MDR Wissen-Redakteurin Kristin Kielon erklärt, wie und warum.

Großaufnahme des Kopfs des Orobots
Bildrechte: Alessandro Crespi (EPFL Lausanne)

Es klingt ein bisschen wie eine Ente, wenn OroBOT über den Boden des Forschungslabors tapst. Allerdings sieht er ganz anders aus: Ein Skelett mit Roboter-Beinen, fast anderthalb Meter lang.

Seine Bewegungen erinnern am ehesten an die einer Echse. Sehr wahrscheinlich hat sich der Orobates vor fast 300 Millionen Jahren so über den Urkontinent bewegt. Ganz sicher ist das natürlich nicht, erklärt Professor John Nyakatura - Evolutionsbiologe an der Humboldt-Universität zu Berlin.

Der Roboter ist natürlich nur eine Annäherung an die anatomischen Gegebenheiten des Fossils. Aber wir konnten ziemlich genau beispielsweise die Länge der Extremitäten, die genaue Position der Schulter- und Beckengürtel entlang der Wirbelsäule im Roboter nachbauen, aber auch die Massenverhältnisse, die Position des Masseschwerpunktes des Tiers.

Prof. John A. Nyakatura - HU Berlin

Aber was für ein Tier war das überhaupt? Der Orobates gilt als Schlüsselfossil für das Verständnis der Evolution von Landwirbeltieren. Er ist sozusagen ein naher Verwandter unseres frühesten Vorfahren - gerade in der Zeit etwa, als die Tiere aus dem Wasser aufs Land kamen.

Orobates-Forschung

Auf einem Stein ist das Skelett eines Tieres zu sehen.
Fossil des Urzeittieres Orobates. Bildrechte: Thomas Martens (Museum der Natur Gotha)
Auf einem Stein ist das Skelett eines Tieres zu sehen.
Fossil des Urzeittieres Orobates. Bildrechte: Thomas Martens (Museum der Natur Gotha)
3D-Modell des Skeletts von Orobates
3D-Modell des Skeletts von Orobates Bildrechte: John Nyakatura (HU Berlin)
Computergrafik mit Orobot und Orobates, die im Sand liegen.
Computergrafik mit Orobot und Orobates: Mehr als 60 Millionen Jahre vor dem Dinosaurier gab es schon den Orobates. Bildrechte: Konstantinos Karakasiliotis (EPFL Lausanne)
Nahaufnahme eines Tier-Skellets. Ein Vorderbein ist dabei farblich hervorgehoben.
Wie bewegte sich der Orobates vorwärts? Diese Röntgenaufnahme eines Iguanas wurde genutzt, um den Gang des Orobates zu simulieren. Bildrechte: John Nyakatura (HU Berlin)
Orobot, der sich auf die Kamera zubewegt.
Orobot, der sich auf die Kamera zubewegt. Bildrechte: Tomislav Horvat (EPFL Lausanne), Kamilo Melo (EPFL Lausanne)
Aufnahme eines gehenden Orobots von oben.
Aufnahme eines gehenden Orobots von oben. Bildrechte: Alessandro Crespi (EPFL Lausanne)
Orobates-Skeltett mit eingefärbten Teilen des Skeletts.
Dieses Modell des Orobates wurde im 3D-Druck-Verfahren angefertigt. Bildrechte: Felix Sattler (HU Berlin)
Großaufnahme des Kopfs des Orobots
Bildrechte: Alessandro Crespi (EPFL Lausanne)
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Bisher dachte man, dass die Tiere an Land erst die Fähigkeit entwickeln mussten, ihre Eier ohne ein Larvenstadium, wie etwa bei den Kaulquappen, entwickeln zu können - also beispielsweise direkt das lebende Baby zu gebären. Erst danach hätten sie effektive Gangarten entwickeln können. Doch OroBOT zeigt: Das könnte auch alles etwas anders gewesen sein. Prof. Nyakatura sagt:

Also wie ganz genau diese Sequenz in der Evolution abgelaufen ist, ist schwer zu sagen, da wir nicht genau wissen, wie Orobates sich fortgepflanzt hat. Aber dass Orobates diese fortschrittliche Art und Weise der Bewegung hatte, ist für uns ein Hinweis darauf, dass wir früher als bisher angenommen, davon ausgehen müssen, dass sich eine effektive Fortbewegung entwickelt hat.

Prof. John A. Nyakatura

Denn offensichtlich läuft OroBOT ja durch das Labor. Doch bis dahin war es ein weiter Weg: Zunächst haben die Forscher ein 3D-Modell des Fossils angefertigt. Dann kamen die Fußspuren dazu, in die sie einen animierten Orobates am Computer hineintreten haben lassen. So sahen sie, welche Bewegungen die Anatomie überhaupt zulässt.

Trittspuren am Boden
Funde von Spuren des Orobates von vor etwa 300 Millionen Jahren - 65 Millionen Jahre vor der Dinosaurierzeit Bildrechte: Sebastian Voigt (Urweltmuseum Geoskop Thallichtenberg)

Dann haben wir in einem zweiten Ansatz eine dynamische Simulation durchgeführt. Mithilfe dieser dynamischen Simulation konnten wir die tatsächliche Physik berücksichtigen, zum Beispiel die Schwerkraft oder Reibungskräfte, die an den Füßen während der Fortbewegung entstehen. Und hier konnten wir sozusagen weitere Filter definieren, die wir genutzt haben, die Möglichkeiten noch weiter einzuschränken.

Prof. John A. Nyakatura

Doch auch den lebenden Tieren haben sie sich zugewandt: An der Universität Jena untersuchten die Forscher den Gang einiger Reptilien in einer Hochgeschwindigkeits-Röntgenanlage. All diese Erkenntnisse zusammen ergaben eine Computersimulation, die die Forscher auch frei zugänglich ins Internet gestellt haben. Mithilfe von Schweizer Biorobotik-Spezialisten wurde das Fossil als OroBOT wieder zum Leben erweckt. Nun hofft das Team, wie Nyakatura sagt, dass auch andere Forschungsgruppen die Technologie künftig nutzen, um weitere Rätsel der Evolutionsgeschichte aufzuklären.

Ursaurier in Stein

Der weltweit erste beschriebene Saurier wurde in Thüringen gefunden. Das Naturhistorische Museum auf der Bertholdsburg in Schleusingen erzählt von diesen einmaligen Funden.

Das Fossil eines Ursauriers
Katastrophe in Stein. Der Ursaurier wurde vor rund 290 Millionen Jahren von einer Schlammlawine begraben. Von seinem dramatischen Tod erzählt der Kotstein, der noch heute in seinem Darm steckt. In seiner Panik wollte er den Darm entleeren, schaffte es aber nicht mehr.  Bildrechte: MDR/René Fischer
Das Fossil eines Ursauriers
Katastrophe in Stein. Der Ursaurier wurde vor rund 290 Millionen Jahren von einer Schlammlawine begraben. Von seinem dramatischen Tod erzählt der Kotstein, der noch heute in seinem Darm steckt. In seiner Panik wollte er den Darm entleeren, schaffte es aber nicht mehr.  Bildrechte: MDR/René Fischer
Landkarte vom Urkontinent Pangäa
Damals bildeten die Kontinente Pangäa, den Superkontinent. Thüringen befand sich in Äquatornähe. Trockenperioden und monsunartige Regenfälle prägten das Klima und lösten Naturkatastrophen aus. Bildrechte: MDR/Steffi Peltzer-Büssow
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Auch die Saurier, die auf dem Bromacker gefunden wurden, waren vermutlich Opfer einer Schlammlawine. Das Gelände bei Tambach-Dietharz ist weltberühmt. Es ist der einzige Ort auf der Welt, an dem Skelette und Fährten aus der Zeit des Perm vor 290 Millionen Jahren gefunden wurden. Bildrechte: MDR/Steffi Peltzer-Büssow
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Wiedergeburt in der Schweiz. Im Labor für Bio-Robotik der EPF Lausanne lernt Orobates papsti laufen. Die Maschine soll Wissenschaftlern helfen, ein besseres Verständnis für die frühen Landlebewesen zu bekommen. Bildrechte: MDR/Steffi Peltzer-Büssow
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Heute wissen Wissenschaftler, dass es sich bei dem Handtier um ein Scheinkrokodil handelte. Auf der Bertholdsburg in Schleusingen erzählen Rekonstruktionen und originale Fährtenplatten ihre Geschichte. Bildrechte: MDR/Steffi Peltzer-Büssow
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Dort wurde 1733 der Prototyp des ersten jemals auf der Welt beschriebenen Sauriers gefunden. - Protorosaurus. Er führte zu einer wissenschaftlichen Revolution. Bis dahin hatte man Fossilien als zufällige steinerne Gebilde, als Launen der Natur gedeutet.   Bildrechte: MDR/Steffi Peltzer-Büssow
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Dieses Thema im Programm: MDR FERNSEHEN | Der Osten - Entdecke, wo du lebst | 23. Oktober 2018 | 20:45 Uhr

Im 3D-Drucker angefertigtes Modell von Orobates mit eingefärbten Teilen des Skeletts. 3 min
Bildrechte: Felix Sattler (HU Berlin)

Dieses Thema im Programm: MDR aktuell | Radio | 17. Januar 2019 | 17:50 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 18. Januar 2019, 12:21 Uhr

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