Nematophyten wider Lebermoose
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Nematophyten, wörtlich "Fadenpflanzen", sind noch so wenig verstanden, dass sie kürzlich vorsichtig unter der Überschrift "Rätselhafte Organismen" eingeordnet wurden [1]. Das regt dazu an, nach möglichen Erklärungen zu suchen [2].
Nematophyt mit Querschnitten der Röhren und 2 Klumpen aus kleineren Filamenten, Rhynie
Abb.1: Nematophyt im Hornstein von Rhynie mit nahezu parallelen Schläuchen im Querschnitt und zwei dunklen Klumpen, vermutlich aus einem Gewirr viel kleinerer Schläuche bestehend; unbeschriebene Art. Bildbreite 1.26mm.

(Anmerkung 2016: Bei genauerer Betrachtung sieht man in den großen Klumpen in diesem Fundstück kein Gewirr von Schäuchen. Damit unterscheiden sie sich von den "Verzweigungsknoten" anderer Nematophyten. Siehe Rhynie Chert News 92. Das hat keinen Einfluss auf die Schlussfolgerungen.)


Kürzlich wurde mit großem Aufwand versucht nachzuweisen, dass einige oder die meisten Nematophyten urtümliche Lebermoose sind [3].
Diese Idee geht von zwei Annahmen aus:
  -  Die Schläuche sind Lebermoos-Rhizoide
  -  Die Kutikulen mit scheinbarer Zellstruktur, bekannt als Nematothallus [4,5] und Cosmochlaina,
     oft zusammen mit kohligen Ansammlungen von Filamenten gefunden, sind Abformungen der Epidermis von Lebermoosen.

Die Idee breitete sich schnell unter Paläobotanikern aus und wurde mehr oder weniger akzeptiert. Das geschah ohne kritisches Hinterfragen, was man aus Formulierungen wie der folgenden entnehmen kann: "Nach einer interessanten Hypothese könnten einige der rätselhaften kambrischen bis devonischen Fossilien, die traditionell zu den Nematophyten gestellt wurden, die Reste urtümlicher Lebermoose repräsentieren ..." [1]. Anscheinend wurde diese Hypothese niemals ernsthaft bezweifelt, außer im vorliegenden Beitrag auf der Grundlage sehr weniger Exemplare von Nematophyten, kürzlich gefunden im Rhynie Chert [6].
Die dunklen Klumpen inmitten der Röhren oder Schläuche in Abb.1 sind ein typisches Merkmal einiger Nematophyten. Sie schließen eine Deutung der Röhren als Rhizoide aus. (Die Klumpen bestehen anscheinend aus einem dichten Gewirr viel kleinerer Schläuche, deren Querschnitte hier als helle Punkte sichtbar sind. Die Existenz der Klumpen ist eines der Rätsel der Nematophyten.)
Nematophyt mit Pseudo-Zellstruktur auf Schnittfläche
Abb.2: Gleiches Fundstück wie Abb.1, mit zellen-artiger Struktur, hier gedeutet als Grenzen der Gel-Hüllen der Röhren.
Siehe auch Rhynie Chert News 30

Das Problem, die Bildung der Kutikulen mit Zell-Aspekt durch die Nematophyten zu erklären, kann in zwei Teilprobleme zerlegt werden: Entstehung der zellenartigen Struktur und Bildung der Kutikula.
Abb.2 bietet eine mögliche Erklärung für die Entstehung der Struktur: Jede der Röhren umgibt sich mit einer Hülle aus Gel. Zusammen bilden die Hüllen einen Gelklumpen, wobei deren Grenzen noch vorhanden und günstigenfalls als zellenartige Struktur sichtbar sind.
Es bleibt zu erklären, wie diese Stuktur auf eine Kutikula gelangt. Das wird mit Abb.3 versucht. Hier wird angenommen, dass die Grenzen zwischen den Gel-Hüllen, in Abb.2 auf polierter Schnittfläche gezeigt, ein Netz von Furchen an der Oberfläche des Gelklumpens bilden, möglicherweise vertieft durch Trocknen.
Bildung der Nematothallus-Kutikula, schematisch
Abb.3: Schematische Darstellung der möglichen Bildung einer Kutikula mit zellen-artiger Struktur (Nematothallus-Aspekt) an der Gel-Oberfläche eines Nematophyten. (Es ist nicht bekannt, wie das Ende der Röhren geformt ist. Zwecks 3D-Illusion wurde es hier offen dargestellt.)

Wahrscheinlich produzieren die Röhren eine Kutikula-Precursor-Substanz und entlassen diese in das Gel, wo sie zur Oberfläche diffundiert, sich dort ansammelt und ausbreitet, die Furchen füllt und zu einer schützenden Haut mit Nematothallus-Aspekt polymerisert, die ebenso widerstandsfähig gegen Zersetzung ist wie die Kutikulen der Landpflanzen.
Das ist ein Lösungsvorschlag für das alte Nematothallus-Problem ohne Bezug auf Lebermoose, begründet hauptsächlich auf dem Vorhandensein von Gel als Bestandteil der Nematophyten, das sich im Rhynie Chert zeigt, aber nicht bei den zusammengedrückten Exemplaren von anderen Fundstellen. Eine ähnliche Lösung bietet sich für das Cosmochlaina-Problem an.
Entstehung von Prototaxites nach Vorstellungen von GRAHAM et al.
Abb.4: Entstehung von Prototaxites aus zusammengerollten Lebermoos-Teppichen nach Vorstellungen von Graham et al. (2010) [7].

Die schwindenden Argumente für die Deutung der Nematophyten als Lebermoose betreffen auch die neueste fantasievolle Deutung der rätselhaften riesigen Prototaxites-Stämme als zusammengerollte und anschließend verkieselte Lebermoos-Teppiche wie in Abb.4 veranschaulicht. 

Die einzigartige Erhaltung der Nematophyten im Rhynie Chert, nicht zusammengedrückt und mit Andeutung von Gel zwischen den Filamenten, ermöglicht die folgenden Aussagen [6]:

 -  Für die Idee einer Verwandtschaft der Nematophyten mit Lebermoosen, aufgekommen 2004 und seitdem weit verbreitet,
    gibt es keine guten Gründe.
 -  Den neuesten Ausbau der Lebermoos-Idee 2010, die Einführung von Lebermoos-Rollen zwecks Deutung von Prototaxites,
    könnte man als einfallsreich in Erinnerung behalten, kann man aber besser vergessen.

H.-J. Weiss             2010

[1]  T.N. Taylor, E.L. Taylor, M. Krings: Paleobotany, Elsevier 2009, p163.
[2]  H.-J. Weiss : "Enigmatic Organisms" – Insights derived from new finds. (Poster)
      8th European Palaeobotany - Palynology Conference 2010, Budapest.
[3]  L.A. Graham, L.W. Wilcox, M.E. Cook, P.G.Gensel :
      Resistant tissues of modern marchantoid liverworts resemble enigmatic Early Paleozoic microfossils.
      Proc. Nat. Acad. Sci., USA, 101(2004), 11025-29.  
[4]  P.K. Strother : Clarification of the genus Nematothallus.  J. Paleont. 67 (1993), 1090-94.
[5]  H. Steur, W. v.d.Brugghen : Nematothallus – een raadselachtige plant uit het Siluur en het
      Vroeg-Devoon.  Grondboor & Hamer (1998) Nr.2, 28-35.
[6]  H.-J. Weiss : Nematothallus: How the filaments produced a cellular cuticle. (Oral presentation)
      8th European Palaeobotany - Palynology Conference 2010, Budapest.
[7]  L.E. Graham, M.E. Cook, D.R. Hanson, K.B. Pigg, J.M. Graham: Structural, physiological, and stable
      carbon isotope evidence that the enigmatic Paleozoic fossil Prototaxites formed from rolled liverwort mats. 
      Am. J. Bot. 97(2010), 268-275.
Acknowledgement:  Thanks are due to Christopher Taylor , Curtin University, Perth,
for drawing attention to the above painting and related discussions by means of his blog, which instigated the presentation [6].

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