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Dem Ursprung des Schluckens auf der Spur

Bei einem besonders gut erhaltenen Fossil haben Forscher die Struktur eines Zungenbeins entdeckt. (Bild: Zhe-Xi Luo, April I. Neander)

Reptilien schlingen, Säugetiere kauen und schlucken. Doch wann entwickelte sich diese besondere Fähigkeit bei unseren urzeitlichen Vorfahren? Offenbar bereits überraschend früh, geht aus der Untersuchung eines 166 Millionen Jahre alten Fossils hervor: Das säugetierähnliche Wesen besaß demnach bereits die dafür verantwortliche Ausrüstung: ein komplex gestaltetes Zungenbein.

Eine kleine Knochenstruktur mit großer Bedeutung: Der raffinierte Bau des Zungenbeins (Os hyoideum) ermöglicht dem Menschen und anderen Säugetieren geschickte Zungenbewegungen sowie komplexe Abläufe beim Schlucken und Kauen. Das Knochenelement im Basisbereich der Zunge besitzt dazu eine komplexe gebogene Form und ist mit der Zungen- und Rachenmuskulatur verknüpft. Wenn sich die Muskulatur beim Schlucken zusammenzieht, sorgt das Zungenbein unter anderem dafür, dass sich der Kehlkopf nach oben bewegt. Die Nahrung kann dann durch Kontraktionen der Speiseröhren-Muskulatur portionsweise Richtung Magen befördert werden. Bei Nicht-Säugetieren wie Reptilien ist das Zungenbein hingegen einfach strukturiert und kann keine komplexen Funktionen erfüllen. Bei diesen Tieren findet der Schluckvorgang deshalb vorwiegend mit Unterstützung der Schwerkraft statt.

Ein besonderes Knochenelement im Visier

Die besondere „Mobilität im Maul“ gilt als ein Schlüssel zum großen Erfolg der Säugetiere. Egal, welche Nahrung sie fressen – viele Säugetiere können durch spezielle Konzepte der Verarbeitung im Maul ihre Nahrung vergleichsweise effizient nutzen. „Im Wesentlichen ermöglichen die beweglichen Zungenknochen im hinteren Teil des Rachens diese jeweiligen Verfahren“, sagt Zhe-Xi Luo von der University of Chicago. Wegen der Bedeutung dieses Systems, fragen sich Paläontologen bereits seit einiger Zeit, wann und wie komplexe Zungenbein-Strukturen bei Säugetieren oder ihren Vorfahren zum ersten Mal entstanden sind. Bislang blieb dies unklar, denn das Zungenbein ist äußerst filigran und blieb deshalb selten erhalten. In dem Fall über den Luo und seine Kollegen nun berichten, ist genau das allerdings passiert.

Das erstaunlich detailliert erhaltene Fossil stammt aus der Inneren Mongolei im Norden Chinas und ist den Datierungen zufolge etwa 166 Millionen Jahre alt. Der gute Zustand ist dem Sediment zu verdanken, in dem das Tier seine letzte Ruhe fand. Es handelte sich um ultrafeinen Ascheschlamm, der selbst kleinste Details des Skeletts verewigen konnte. „Es ist ein wunderschönes Fossil. Ich war erstaunt über die exquisite Erhaltung, als ich es zum ersten Mal sah“, sagt Luo. Im Rahmen der Untersuchungen entdeckten er und seine Kollegen schließlich dann auch das winzige Zungenbein des Tieres.

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Dieser Winzling konnte schlucken

Künstlerische Darstellung von Microdocodon. (Bild: April I. Neander)

Wie sie berichten, hatte das filigrane Gebilde bereits eine ganz ähnliche Form und Position wie etwa beim Hund. Demzufolge konnte das Tier vermutlich bereits ähnlich schlucken wie heutige Säugetiere, erklären die Wissenschaftler. Die Merkmale des nur etwa fünf bis neun Gramm schweren Wesens weisen es als einen kleinen Vertreter der Docodonten aus, die nicht zur Gruppe der echten Säugetiere gehörten, sondern zu den Säugerverwandten (Mammaliaformes). Microdocodon gracilis, wie die Forscher das Wesen nannten, ähnelte den Beschreibungen zufolge einer Spitzmaus und lebte vermutlich in den Bäumen, wo es Insekten verspeiste.

Nach dem erfolgreichen Fund des Zungenbeins bei Microdocodon gracilis haben Luo und seine Kollegen weitere Fossilien gezielt unter die Lupe genommen – und sie wurden fündig: Sie konnten auch bei anderen Tieren mit Bezug zu den Säugetieren ähnliche versteinerte Strukturen nachweisen. „Jetzt können wir bei der Suche in Fossilienbeständen gezielt der Frage nachgehen, wie sich die entscheidenden Funktionen für das Schlucken bei den frühen Säugetieren entwickelt haben“, sagt Luo. „Die winzigen Knöchelchen von Microdocodon sind ein wichtiger Meilenstein für diese Interpretation“, resümiert der Wissenschaftler.

Quelle: University of Chicago Medical Center, Universität Bonn, Science, doi: 10.1126/science.aau9345

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