Die Welt hat sich vor etwa drei Millionen Jahren für immer verändert, meinen Wissenschaftler. Damals verband zum ersten Mal ein Band aus trockenem Land Nord- und Südamerika, als sich der Isthmus von Panama vom umgebenden Wasser löste. Die neue Landbrücke ermöglichte es Pflanzen und Tieren, frei zwischen den beiden Kontinenten zu reisen und neue Welten zu besiedeln. Sie veränderte auch die Meeresströmungen und läutete eine Eiszeit ein.
Jetzt wird dieses Lehrbuchdatum in Frage gestellt. Die Süd-Nord-Verbindung fand vor etwa 15 Millionen Jahren und vielleicht sogar noch früher statt, nicht erst vor drei Millionen Jahren, meint Camilo Montes, Geologe an der Universität der Anden in Bogotá. In einer Reihe von Studien der letzten vier Jahre haben Montes und eine kleine, aber lautstarke Gruppe von Evolutionsbiologen und Geologen dieses ältere Datum vorgeschlagen, das sich weitgehend auf das Alter von Felsen und Fossilien stützt, die bei der jüngsten Erweiterung des Panamakanals ausgegraben wurden. “Die Arbeit, die dieses neue Datum unterstützt, ist wunderbar. Es ist einfach eine hieb- und stichfeste Geschichte”, sagt Peter Molnar, ein Geologe an der Universität von Colorado Boulder.
Das ältere Alter ist wissenschaftlich erschütternd. Wenn die große Eiszeit vor etwa drei Millionen Jahren nicht durch die Landenge ausgelöst wurde, bedeutet dies, dass ein anderer, unbekannter Faktor eine wichtige Rolle bei der Bestimmung dieses dramatischen natürlichen Klimaschwungs spielte. Das macht es auch schwieriger zu erklären, warum einige der charismatischsten Arten Amerikas – kamelartige Tiere wie Alpakas und Lamas, bezaubernde Faultiere und ausgestorbene riesige Terrorvögel – sich erst vor etwa drei Millionen Jahren zwischen den Kontinenten bewegten.
Aufgrund der Tragweite erwartete Montes Gegenwind. Was er jedoch bekam, ist ein heftiger wissenschaftlicher Kampf. Anthony Coates, Paläobiologe am Smithsonian Tropical Research Institute in Panama und Verfechter des bisher akzeptierten Datums – er hat einen Großteil der Forschungsarbeit geleistet – wettert gegen die Idee einer 15 Millionen Jahre alten Verbindung und nennt die Analyse “schlampig” und “schlampig”. Er und ein Team von 30 anderen Wissenschaftlern haben 2016 in einem Artikel in Science Advances den Fehdehandschuh hingeworfen und argumentiert, dass die Emporkömmlinge ihre neue Theorie nur mit dürftigen Daten untermauern konnten. Montes seinerseits sagt, dass Coates noch Löcher im alten Modell flicken muss, die durch die neuen Ergebnisse entstanden sind.
Hier ist, worüber sich die Wissenschaftler einig sind: Als die große südliche Landmasse, die als Gondwanaland bekannt ist, vor etwa 180 Millionen Jahren auseinanderbrach, begann die Erdkrustenplatte, die Südamerika trug, ihre lange Drift vom heutigen Afrika bis zu ihrer heutigen Position. Vor fünfzig Millionen Jahren waren Mittel- und Südamerika durch Hunderte von Kilometern und einen zwei Kilometer tiefen Meeresstreifen getrennt. Dieser tiefe Mittelamerikanische Seeweg (CAS) schuf nicht nur eine scharfe Grenze zwischen den nord- und südamerikanischen Landmassen, sondern auch zwischen ihren Arten. Vor 15 bis 20 Millionen Jahren war der CAS viel flacher geworden, trennte aber immer noch die Landmassen voneinander. Geologische und fossile Daten, die Coates in den 1960er und 70er Jahren gesammelt hatte, deuteten darauf hin, dass Panama die Kluft erst etwa drei Millionen Jahre vor heute vollständig überbrückte.
Im Jahr 2008 erhielt Montes einen Forschungszuschuss in Höhe von einer Million Dollar von der Panamakanalbehörde, als ein neuer, tieferer Kanal gebaut wurde, um die Durchfahrt immer größerer Frachtschiffe zu ermöglichen. Montes wollte die Datierung der Gesteine in dem Gebiet durch magnetische und chemische Analysen verfeinern, um genauere Daten für Fossilien zu erhalten. Er erwartete, dass die Daten mit dem akzeptierten Alter der Landenge übereinstimmen würden – aber das taten sie nicht. Stattdessen stellte er fest, dass die Gesteine 10 bis 15 Millionen Jahre alt waren.
Verblüfft über diese Diskrepanz, wandte sich Montes einer Kristallart zu, die Zirkon genannt wird, um das Problem zu lösen. Zirkone schließen bei ihrer Entstehung oft kleine Mengen an radioaktivem Uran in ihrem Kern ein und bewahren es. Dieses Uran zerfällt gleichmäßig, wie das Ticken einer Uhr, und eignet sich daher hervorragend zur Datierung alter Gesteine. Anhand von Proben aus dem San-Blas-Gebirge, das sich entlang der Nordostküste Panamas bis nach Kolumbien erstreckt, zeigte Montes, dass sich dieses vulkanische Gebirge vor etwa 70 Millionen Jahren zu bilden begann und spätestens vor etwa 10 Millionen Jahren zur Schließung der Landenge beigetragen hatte. Seine ersten Ergebnisse, dass die Bildung der Landenge älter und weitaus komplizierter war als bisher angenommen, stellte er 2012 bei der Geological Society of America vor.
Neue Fossildaten lieferten zusätzliche Unterstützung für Montes’ Hypothese. Die Evolutionsbiologen Christine Bacon von der Universität Göteborg in Schweden und Carlos Jaramillo vom Smithsonian Tropical Research Institute analysierten die Stammbäume von 3.589 Arten, die sowohl in Nord- als auch in Südamerika gefunden wurden und die Landenge überquerten. Die Daten, die im Mai 2015 in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurden, deuten auf mehrere große Bewegungen über die Landenge hin, darunter eine, die bis zu 23 Millionen Jahre zurückliegt. Für Bacon haben die von Norden nach Süden wandernden Arten zu Südamerikas enormer Artenvielfalt beigetragen, und wenn die Organismen früher als erwartet zu wandern begannen, könnte diese Artenvielfalt viel länger gebraucht haben, um zu entstehen und sich zu entwickeln, als bisher angenommen.
Coates glaubt nicht, dass die Zirkondaten von Montes ausreichen, um die Geschichte umzuschreiben. Genauso wenig wie Bacons Fossildaten, sagt er. Arten überqueren ständig den offenen Ozean. Auf diese Weise wurden Inseln wie Hawaii und die Karibik besiedelt. Und selbst wenn es eine frühe Wanderungsbewegung gegeben haben sollte, deuten Coates’ fossile Daten darauf hin, dass große Säugetiere wie Faultiere und Lama-Vorfahren erst vor etwa drei Millionen Jahren begannen, den Isthmus in Massen zu überqueren. Um Montes und Bacon zu widerlegen, verwies Coates auf Meeresfossilien, die zeigen, dass sowohl im östlichen Pazifik als auch in der Karibik bis vor etwa drei Millionen Jahren identische kleine Lebewesen wie Foraminiferen (winzige einzellige Organismen mit Schalen) zu finden sind. Dies deutet darauf hin, dass bis zu diesem Zeitpunkt ein offener Ozean existierte, der es den Foraminiferen ermöglichte, ungehindert zu passieren. “Viele Pflanzen und Tiere können den offenen Ozean überqueren, aber Meereslebewesen können nicht einfach über trockenes Land laufen”, sagt Coates.
Coates und einige andere Geologen glauben, dass das heutige Panama schon früh über die Wellen ragte, aber es blieb eine Reihe von Inseln bis vor etwa drei Millionen Jahren, als sich die Landenge schließlich schloss. Coates vergleicht diesen Prozess mit dem, was derzeit in Indonesien geschieht. Die australische Platte stößt derzeit an die eurasische Platte, aber die beiden Landmassen waren nicht immer so nahe beieinander und haben offenbar Tierarten voneinander getrennt. Die Krustenplatten sind immer noch in Bewegung, und Wissenschaftler sagen voraus, dass die Inseln, die einen Teil Indonesiens bedecken, schließlich einen trockenen Landstreifen bilden werden, ähnlich wie der Isthmus von Panama vor einigen Millionen Jahren. Es ist das indonesische Modell, das Coates und 35 andere Autoren in ihrer im August 2016 in Science Advances veröffentlichten Widerlegung der Arbeit von Montes und Kollegen anführen.
Das Montes-Modell lässt einige Fragen offen, sagt Andrew Crawford, Biologe an der Universität der Anden, obwohl er sagt, dass er zu dem älteren Datum “neigt”. Crawford hat in einer von Bacon mitverfassten Geologie-Studie aus dem Jahr 2016 eine Hypothese vorgeschlagen, die sowohl die frühe Landenge als auch die späte Ankunft vieler Tiere erklären könnte. Vor der Eiszeit war der heutige mittelamerikanische Dschungel möglicherweise eine viel trockenere Savanne, was die Bewegung großer Tiere behindert haben könnte, da sie sich nicht an die trockenen Bedingungen anpassen und keine geeignete Nahrung finden konnten. “Frösche können physisch Berge erklimmen, aber sie tun es nicht, weil Umweltbarrieren wie Regen und Kälte sie daran hindern”, sagt Crawford, der argumentiert, dass Umweltbarrieren den Austausch von Arten behindert haben könnten.
Dann ist da noch das Rätsel der drei Millionen Jahre alten Eiszeit. Die Forscher haben allgemein angenommen, dass die Schließung der CAS die Meeresströmungen verschoben hat, was die Wettermuster veränderte, indem feuchte tropische Luft über den Golfstrom in die Arktis gebracht wurde. Diese Luft gab ihre Feuchtigkeit in den kalten nördlichen Breiten ab, was die Grundlage für massive Eisschichten bildete, die schließlich einen Großteil der nördlichen Hemisphäre bedeckten. Wenn jedoch der Meeresweg zwischen Mittel- und Südamerika mehrere Millionen Jahre vor Beginn dieser Eiszeit blockiert war – wie Montes behauptet -, müssen die Wissenschaftler einen anderen Auslöser finden. Molnar sagt, dass Geologen und Ozeanographen eine Reihe von Hypothesen vorgeschlagen haben, von denen jedoch keine als endgültige Erklärung gilt.
“Anstatt sich zu streiten, sollten wir mehr Daten sammeln”, sagt Bacon. Die Kontinente, die sie studiert, sind schließlich zu einer einheitlichen Masse verschmolzen, aber man kann nur vermuten, ob oder wann das wissenschaftliche Verständnis des Isthmus dasselbe Ergebnis haben wird.