Das Auftauchen des Amnion-Eis markiert ein Schlüsselereignis in der Evolutionsgeschichte der Wirbeltiere. Sein wichtigster Anpassungsvorteil ist das Amnion – eine umschließende Membran, die den Embryo vor dem Austrocknen bewahrt, und das Hauptmerkmal, dem das Amnion-Ei seinen Namen verdankt. Eine weitere entscheidende Entwicklung war die Hinzufügung einer zähen Außenschale, die Schutz und mechanischen Halt bietet. Dies ermöglichte es den ersten Reptilien, vor mehr als 300 Millionen Jahren die Erde zu besiedeln, und ebnete den Weg für die Entstehung von Vögeln und Säugetieren.
Da hartschalige, kalkhaltige Eier wie die der Vögel durch kristallines Kalziumkarbonat verstärkt werden, sind sie im Fossilbericht gut vertreten. Im Gegensatz dazu haben weichschalige Eier, wie die der meisten Eidechsen und Schlangen, eine lederartige Außenhülle, die schnell zerfällt und daher nur selten erhalten ist. Norell et al.1 und Legendre et al.2 beschreiben in Nature mehrere Millionen Jahre alte Weichschaleneier, die die vorherrschende Sichtweise auf die Fortpflanzung von Dinosauriern verändern könnten und möglicherweise auch das aktuelle Denken über alte Meeresreptilien.
Seit ihrer frühesten Dokumentation im Jahr 1859 wurden Dinosaurier-Eier und -Eierschalen fast weltweit gefunden und enthalten gelegentlich sogar die Überreste dazugehöriger Embryonen3. Entdeckungen, die auf gemeinschaftliches Nisten3 und Brüten4 hindeuten, haben auch die Antike vogelähnlicher Elternverhaltensweisen bei Dinosauriern offenbart. Doch trotz der Forschungen, die Licht auf die Biochemie5 und die Färbung6 fossiler Eier werfen, beschränkt sich die bekannte Vielfalt der eierlegenden Dinosaurier immer noch auf einige wenige Gruppen, darunter die gigantischen Sauropoden, die fleischfressenden Theropoden und die Hadrosaurier mit Entenschnabel. Außerdem sind die meisten Dinosauriereier geologisch gesehen recht jung, denn sie stammen aus Gesteinen aus der Kreidezeit3 – der letzten und längsten Periode des Mesozoikums, die von vor etwa 145 Millionen bis 66 Millionen Jahren dauerte.
Da moderne Krokodile und Vögel hartschalige Eier legen, wurde bisher angenommen, dass ihre nahen Verwandten, die Dinosaurier, ebenfalls Eier mit kalkhaltigen Schalen produziert haben müssen, obwohl dies im Widerspruch zu der rätselhaften Vielfalt der Schalenmikrostrukturen steht, die bei den verschiedenen Dinosauriergruppen zu beobachten ist. Norell und Kollegen schlagen nun vor, dass solche anatomischen Ungereimtheiten dadurch entstanden sind, dass sich kalkhaltige Eier bei den Dinosauriern mindestens dreimal unabhängig voneinander entwickelt haben und sich jedes Mal aus einer anderen Art von weichschaligem Ei entwickelt haben könnten.
Norell et al. stützen ihre Schlussfolgerungen auf mikrostrukturelle und organochemische Daten, die sie aus nicht kalkhaltigen fossilen Eiern (Abb. 1) gewonnen haben, die Embryonen des sauropodenähnlichen Dinosauriers Mussaurus aus der späten Trias (norisches Stadium; vor etwa 227 Millionen bis 209 Millionen Jahren) und des gehörnten Dinosauriers Protoceratops aus der späten Kreidezeit (kampanisches Stadium; vor etwa 84 Millionen bis 72 Millionen Jahren) enthalten. Die computergenerierten Evolutionsmodelle der Autoren deuten auch darauf hin, dass die Seltenheit von Dinosaurier-Eiern, die aus Gesteinen der Vorkreide (älter als 145 Millionen Jahre) ausgegraben wurden, wahrscheinlich auf das schlechte Erhaltungspotenzial von pergamentartigen Eierschalen zurückzuführen ist. Da weichschalige Eier sowohl gegen Austrocknung als auch gegen physikalische Verformung empfindlich sind, liegt die Vermutung nahe, dass sie in feuchte Erde oder Sand gelegt und dann vergraben wurden und auf eine externe Bebrütung angewiesen waren – z. B. durch Wärme aus sich zersetzendem Pflanzenmaterial – und nicht auf ein brütendes Elternteil.
Abbildung 1 | Eierentwicklung. Hartschaleneier variieren in ihrer Größe, von kleinen Eiern, wie denen eines Kolibris oder Huhns, bis hin zu dem riesigen Ei des ausgestorbenen madagassischen Elefantenvogels Aepyornis maximus. Einige Dinosauriergruppen, darunter die Sauropoden, legten hartschalige Eier. Norell et al.1 berichten über die Entdeckung, dass zwei Dinosaurierarten weichschalige Eier legten. Die Autoren analysierten Mussaurus-Eier, die zwischen 227 Millionen und 209 Millionen Jahre alt sind, und Protoceratops-Eier, die zwischen 84 Millionen und 72 Millionen Jahre alt sind. Dieses Ergebnis stellt die allgemein akzeptierte Ansicht in Frage, dass Dinosaurier-Eier immer hartschalig waren, was wiederum darauf hindeutet, dass die frühesten von Dinosauriern gelegten Eier weichschalig waren. Legendre et al.2 berichten über die Entdeckung eines riesigen, ursprünglich weichschaligen Eies in der Antarktis, ein Exemplar, das sie Antarcticoolithus nennen und das etwa 68 Millionen Jahre alt ist. Legendre und Kollegen stellen die Hypothese auf, dass dieses Ei von einem Meeresreptil gelegt worden sein könnte. Die Entdeckung von Norell und Kollegen wirft jedoch die Möglichkeit auf, dass Antarcticoolithus stattdessen von einem Dinosaurier gezeugt wurde.
Im Gegensatz zu Dinosauriern wird bei Mosasauriern (einer ausgestorbenen Familie von Wasserechsen) und anderen mesozoischen Meeresreptilien, wie den delphinartigen Ichthyosauriern und den langhalsigen Plesiosauriern, normalerweise davon ausgegangen, dass sie lebende Junge zur Welt brachten7 – eine Fortpflanzungsstrategie, die als Viviparität bezeichnet wird. Doch auch diese Meinung könnte sich nun ändern. Legendre und Kollegen berichten über die Entdeckung eines fossilen Eies von der Größe eines Fußballs in einem küstennahen Meeresgebiet der jüngsten Kreidezeit (vor etwa 68 Millionen Jahren) auf der heutigen Seymour-Insel vor der Antarktis. Die Autoren nennen ihr fossiles Ei Antarcticoolithus, nach dem antarktischen Kontinent und den altgriechischen Wörtern für Ei und Stein. Antarcticoolithus gehört zu den größten Eiern, die je gefunden wurden (Abb. 1), und wird in seinem Volumen nur von den Eiern einiger nichtavischer Dinosaurier und des ausgestorbenen madagassischen Elefantenvogels Aepyornis maximus übertroffen. Bemerkenswert ist jedoch, dass sich diese anderen Eitypen durch dicke Kalkschalen auszeichnen, während Antarcticoolithus eine dünne und vermutlich ursprünglich weiche Hülle besitzt.
Obwohl Legendre et al. stellen die Hypothese auf, dass es von einem riesigen Meeresreptil gelegt worden sein könnte, am ehesten vielleicht von einem Mosasaurier, und zwar aufgrund struktureller Ähnlichkeiten mit den ledrigen Eiern von Lepidosauriern – der Gruppe, zu der Mosasaurier, lebende Echsen, Schlangen, Amphisbaenier (grabende Wurmechsen) und der echsenähnliche Brückenechse Sphenodon punctatus gehören. Da die Mosasaurier stromlinienförmige Körper hatten und sich daher nicht an Land bewegen konnten8, schlagen Legendre und Kollegen vor, dass die Eiablage unter einer gewissen Wassertiefe stattgefunden haben muss. Doch obwohl moderne lebendgebärende Eidechsen mit Sicherheit voll entwickelte Junge zur Welt bringen, die von dünnen Hüllen (hauptsächlich extraembryonalen Membranen) umgeben sind9, wurden die wenigen bekannten Fossilien trächtiger Mosasaurier (die Gruppe, die die Mosasaurier und ihre Vorfahren umfasst) nicht in Verbindung mit Eischalenresten gefunden10. Entscheidend ist, dass Mosasaurier auch Luftatmer waren; daher hätte das Legen eines weichschaligen Eies unter Wasser ein erhebliches Risiko des Ertrinkens für das entstehende Neugeborene bedeutet.
Die Identifizierung des schwer fassbaren Erzeugers des Antarcticoolithus-Eis wird angesichts der Ergebnisse von Norell et al. noch interessanter, die eine Art von Dinosaurier als stolzen Elternteil implizieren könnten. Das geschätzte Gesamtgewicht von Antarcticoolithus nähert sich deutlich dem der größten nicht-avianischen Dinosaurier- und Vogeleier, und beide Gruppen sind in der Vergangenheit in der Antarktis fossil nachgewiesen worden11. Die Abstammung von Dinosauriern scheint also zumindest für Antarcticoolithus plausibel, das an Land gelegt und dann als weggeworfene Eierschale ins Meer gespült worden sein könnte. Diese könnte aufgrund der eingeschlossenen Luft einige Zeit schwimmfähig geblieben sein, bevor sie schließlich auf den Meeresboden sank, wo sie im Sediment begraben wurde und schließlich versteinerte. Es bleibt zu hoffen, dass künftige Entdeckungen ähnlich spektakulärer fossiler Eier mit intakten Embryonen dieses Rätsel lösen werden.