Wie schlau waren unsere Vorfahren?

Ein südamerikanisches Forscherteam hat einen 230 Millionen Jahre alten Säugetiervorfahr zum ersten Mal hochaufgelöst mit Neutronen am FRM II untersucht. Die Paläontologen erhielten so Einblick in die Entwicklung des Gehirns und eine mögliche Antwort darauf, warum ihre Abstammungslinie das Massensterben am Ende der Trias nicht überlebt hat.

Massetognathus_Márcio L. Castro Der Massetognathus pascuali war ein früher Vorfahre der Säugetiere, haarlos, etwa so groß wie ein Dackel und lebte vor rund 230 Millionen Jahren. © Márcio L. Castro

Der Massetognathus pascuali war ein früher Vorfahre der Säugetiere, haarlos, etwa so groß wie ein Dackel und lebte vor rund 230 Millionen Jahren. © Márcio L. Castro

Vor 230 Millionen Jahren, als sich die ersten Dinosaurier auf der Erde tummelten, lebte bereits ein Vorfahre der Säugetiere. Massetognathus pascuali wird der Gruppe der Cynodontia, wörtlich Hundezähner, zugeordnet. Er hatte eine haarlose Haut wie eine Echse, war etwa so groß wie ein Dackel, Pflanzenfresser und bis zu 70 cm lang. Der Ursprung der Säugetiere und die evolutionären Veränderungen, die bei ihren Vorfahren stattgefunden haben, werden unter Paläontologen heiß diskutiert.

Erste Schritte Richtung Säuger-Gehirn

Die Paläontologen interessierten sich vor allem für die Entwicklung des Gehirns, weil „ein großes und komplexes Gehirn ein entscheidendes Merkmal der Säugetiere ist“, wie Dr. Leonardo Kerber, derzeit Humboldt-Professor für Paläontologie in Tübingen, betont. „Wir glauben, dass die ersten Schritte in Richtung dieser Komplexität in der späten Trias, also genau in der Zeit, als der Massetognathus lebte, begannen.“ So habe sich etwa der Neocortex, ein Teil der Großhirnrinde, der für Sensorik und Motorik zuständig ist, bei den Cynodontia erstmals entwickelt.

AurelianoTartaglione Dr. Aureliano Tartaglione hat als Instrumentverantwortlicher die Messungen an dem Schädel mit Neutronen an der Radiografieanlage ANTARES des MLZ durchgeführt. © Leandro Gaetano

Dr. Aureliano Tartaglione hat als Instrumentverantwortlicher die Messungen an dem Schädel mit Neutronen an der Radiografieanlage ANTARES des MLZ durchgeführt. © Leandro Gaetano

Anatomie mit Neutronen

Obwohl Massetognathus pascuali eine der am besten untersuchten Arten ist, beruhen die meisten Kenntnisse über seine Gehirnanatomie auf Studien aus den 1970er Jahren. „Jetzt präsentieren wir aktualisierte Daten zur Anatomie dieser bemerkenswerten Art. Mit der Analyse von Massetognathus pascuali an der Neutronentomographie-Anlage ANTARES des Heinz Maier-Leibnitz-Zentrum der Technischen Universität München, haben wir die Anatomie dieser Spezies deutlich besser untersuchen können als bisher“, sagt Dr. Leonardo Kerber, einer der Autoren der Studie von der Universidade Federal de Santa Maria in Brasilien.

„Fossilien dieser Art sind zahlreich vorhanden, aber die neuen Informationen, die wir mit Hilfe der Neutronentomographie gewonnen haben, sind ohne Beispiel“, schwärmt Agustin Martinelli vom Naturwissenschaftlichen Museum Bernardino Rivadavia in Buenos Aires, Argentinien. Mit Hilfe der Neutronen konnten die Forscherinnen und Forscher besser aufgelöste und noch dazu 3D-Aufnahmen aus verschiedensten Hirnregionen des Schädels machen.

Ohne Schnurrhaare schlechte Orientierung

Die Forscher rekonstruierten die Gehirn- und Nasenhöhle, und auch die Hohlräume, in denen sich der Oberkiefernerv befand. Sie fanden heraus, dass der größte Teil des Oberkiefernervs, der Teile des Gesichts und der Zähne mit sensorischen Nerven versorgt, innerhalb des Knochens entwickelt war. „Das deutet auf fehlende oder schlecht entwickelte Vibrissen (Schnurrhaare) in der Nase hin, anders als bei Säugetieren“, erklärt Kerber. Die Schnurrhaare benötigen die Tiere zum Orientieren im Dunkeln und zum Finden von Nahrung. Die Nasenhöhle hingegen sei bei dieser Art gut entwickelt, aber ohne Nasenmuschelknochen, die eine thermoregulatorische Funktion haben.

Linie mit Schnurrhaaren überlebte

Wichtige Merkmale der Säugetiere, wie Schnurrhaare und ein komplexeres Gehirn, entwickelten sich bei den Probainognathia-Cynodonten, jener Abstammungslinie, aus der sich schließlich die Säugetiere hervorgingen. Im Gegensatz dazu starben die Cynognathia-Cynodonten, darunter auch Massetognathus, bis zum Ende der Trias vollständig aus. „Diese physiologischen Fortschritte könnten der Säugetierlinie während des Massensterbens am Ende der Trias das Überleben gesichert haben“, sagt Leonardo Kerber. „Die Paläontologie kann mit einem großen Puzzle verglichen werden, bei dem jede neue Entdeckung ein weiteres Teil hinzufügt. In dieser Arbeit tragen wir ein neues Teil bei, das unser Verständnis der neurologischen Entwicklung der Vorfahren der Säugetiere verfeinert“, sagt Leonardo Kerber.