Die Kloake ist ein gemeinsamer Ausführungsgang für Verdauungs-, Harn- und Geschlechtsorgane. Sie kommt heute bei Amphibien, den meisten Reptilien und Vögeln sowie bei wenigen Säugetieren, etwa den Kloakentieren, vor. Da Weichteilgewebe nur äußerst selten fossil erhalten bleiben, sind fossile Nachweise dieser anatomischen Struktur bislang eine große Ausnahme.
Das nun untersuchte Fossil stammt aus der weltberühmten Bromacker-Fundstelle und zeigt neben zahlreichen fossilen Trittsiegeln auch einen außergewöhnlich gut erhaltenen Schwanzabdruck. Im vorderen Bereich des Abdrucks befinden sich zwei Reihen erhöhter Schuppen, die durch einen senkrechten Schlitz getrennt werden. Diese Strukturen interpretieren die Forschenden als die Lippen und die Öffnung einer Kloake.
Anhand der Form des Schwanzabdrucks sowie der unmittelbar zugehörigen Fußspuren der Fährte Dimetropus konnte der Spurenerzeuger einer frühen Gruppe der Synapsiden zugeordnet werden. Besonders wahrscheinlich ist, dass die Spur von einem Vertreter der Caseiden stammt – pflanzenfressenden frühen Verwandten der Säugetiere, die während des Permokarbons vor etwa 305 bis 260 Millionen Jahren lebten. Die Entdeckung stellt den ersten fossilen Nachweis einer Kloake innerhalb der Synapsiden dar und erweitert unser Verständnis der Anatomie früher Säugetierverwandter erheblich.
Neue Erkenntnisse zur Evolution der Kloakenöffnung
Der Fund liefert zugleich wichtige Hinweise auf die Evolution der Kloakenöffnung bei Landwirbeltieren. Während frühere Untersuchungen an fossilen Reptilien auf eine waagerechte Ausrichtung der Kloakenöffnung hindeuteten, zeigt das neue Fossil erstmals eine deutlich senkrechte Orientierung bei frühen Synapsiden.
Durch den Vergleich mit heute lebenden Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren rekonstruierte das Forschungsteam die Entwicklung dieser anatomischen Struktur über fast 300 Millionen Jahre. Die Analysen sprechen dafür, dass eine vertikale Kloakenöffnung ursprünglich für die ersten modernen Landwirbeltiere charakteristisch war. Im Verlauf der Evolution änderte sich ihre Orientierung mindestens dreimal unabhängig voneinander: zunächst zu einer horizontalen Öffnung bei frühen Reptilien, später erneut zu einer vertikalen Ausrichtung bei den Vorfahren der Krokodile und Dinosaurier sowie schließlich wieder zu einer horizontalen Orientierung bei den Vögeln.
Warum diese Veränderungen stattfanden, ist bislang nicht eindeutig geklärt. Die Forschenden diskutieren verschiedene mögliche Ursachen, darunter Unterschiede in der Fortpflanzungsbiologie, Anpassungen an trockene Lebensräume, Thermoregulation durch Verdunstung über die Kloake oder Veränderungen der Körpergestalt wie die Verkürzung von Schwanz und Gliedmaßen.
Bedeutung für die Paläontologie
„Das Fossil belegt die Einzigartigkeit von Spurenfossilien, da sie Einblicke in Weichteile ermöglicht, die ansonsten nur selten im Fossilbericht erhalten bleiben“, sagt Erstautor Dr. Lorenzo Marchetti vom Museum für Naturkunde Berlin. Prof. Jörg Fröbisch, Co-Autor der Studie und Projektleiter am MfN ergänzt: „Diese Entdeckung zeigt außerdem, dass es besonders wichtig ist, neben neuen Funden aus laufenden Grabungen auch historische Funde mit neuen Methoden erneut zu untersuchen.“
„Der außergewöhnliche Erhaltungszustand des Fossils unterstreicht den wissenschaftlichen Wert der Bromacker-Fundstelle, die weltweit zu den bedeutendsten Fundorten für paläozoische Landwirbeltiere zählt“, sagt Dr. Tom Hübner, BROMACKER-Projektpartner von der Friedenstein Stiftung in Gotha, wo die außergewöhnlichen Bromacker-Funde aufbewahrt werden.
Mit dem ersten fossilen Nachweis einer Kloake bei frühen Synapsiden eröffnet die Entdeckung neue Perspektiven für die Erforschung der Evolution der Fortpflanzungs- und Ausscheidungsorgane sowie der Lebensweise der frühen Vorfahren der Säugetiere. Sie verdeutlicht zugleich, wie außergewöhnliche Fossilien bislang verborgene Aspekte der Evolution sichtbar machen können.
Museum für Naturkunde Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung
Originalpublikation:
Marchetti, L., Logghe, A., Rebillard, A., MacDougall, M. J. and Fröbisch, J. 2025. The evolutionary significance of the earliest cloacal opening in Synapsida. iScience. https://doi.org/10.1016/j.isci.2026.116752
