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Evolution der Hirsche

Dem Geweih-Rätsel auf der Spur

Schädel und Geweih eines urtümlichen Hirsches. (Bild: E.-M. Natzer/ SNSB-BSPG)

Aufwendige Symbole der Männlichkeit: Hirsche werfen ihre Geweihe bekanntlich immer wieder ab, um sie dann erneut hervorzubringen. Wie aber ist dieses System entstanden? Offenbar schon überraschend früh in der Entwicklungsgeschichte dieser Tiergruppe, geht aus einer Studie hervor: Aufbau und Struktur der Geweihgewebe der ältesten bekannten fossilen Hirsche ähnelten denen von heutigen Arten bereits stark. Demnach warfen schon die urtümlichen Vertreter ihren Kopfschmuck periodisch ab. Dies widerspricht somit der bisherigen Annahme, dass der Geweihzyklus durch einen eher schrittweisen Evolutionsprozess entstanden ist.

Vom Rehbock über den Rothirsch bis zum Elch: Das Markenzeichen der Vertreter der Hirsche (Cervidae) ist das Geweih. Diese Strukturen unterscheiden sich vom Kopfschmuck anderer Tiere wie etwa von Rindern oder Ziegen deutlich. Sie bestehen nicht aus Hornsubstanz, sondern aus Knochengewebe. Das Geweih wächst dabei aus den sogenannten „Rosenstöcken“ auf der Stirn der Hirsche. Abgesehen von den Rentieren, bei denen auch die Weibchen vergleichsweise kleine Geweihe tragen, bilden nur die Männchen diese teils gewaltigen Strukturen aus. Die weitere Besonderheit der Geweihe ist: Sie wachsen nicht ein Leben lang kontinuierlich weiter, sondern werden immer wieder erneuert. In den gemäßigten Breiten werfen die Tiere dazu ihr Geweih jedes Jahr ab und bilden während der darauffolgenden Monate ein neues aus.

Erstaunliches Regenerationssystem

Man geht davon aus, dass der Treiber hinter der Entwicklung dieser teils aufwendigen Körperstrukturen sexuelle Selektion war, denn die Geweihe dienen bekanntlich in erster Linie als Kampf- und Imponierwaffen in der Brunftzeit. Warum es allerdings im Gegensatz zu beispielsweise den Steinböcken einen Geweihzyklus bei den Hirschen gibt, ist unklar: Der regelmäßige Abwurf und vor allem die anschließende Neubildung ist für die Tiere ein energetisch enorm aufwendiger Prozess, der nach biologischen Prinzipien schwer zu erklären ist. Er könnte aber damit zu tun haben, dass die Geweihe mit zunehmender Reife eines Hirsches jedes Jahr größer und verzweigter werden. Um einen imposanteren Kopfschmuck hervorzubringen, muss das vorhergehende Geweih deshalb weichen.

Ein deutsch-schweizerisches Paläontologen-Team um (?) Gertrud Rößner von der Bayerischen Staatssammlung für Paläontologie und Geologie ist nun der Frage nachgegangen, inwieweit es auch bereits bei den frühen Formen der Hirsche schon Spuren eines Geweihzyklus gegeben hat. Sie analysierten dazu die Geweihe von 34 fossilen Hirschen aus Europa, die im frühen und mittleren Miozän gelebt haben – vor etwa 12 bis 18 Millionen Jahren. Unter den Fossilien befanden sich auch die bisher ältesten bekannten Geweihe der urtümlichen Arten Procervulus praelucidus, Ligeromeryx praestans und Acteocemas infans. Die Forscher untersuchten die Strukturen des Knochengewebes wie etwa die Wachstumsmuster, Umbauprozesse und Spuren von Auflösungserscheinungen mittels Mikro-Computertomographie und Dünnschliffmikroskopie. Anschließend verglichen sie die gewonnenen Daten mit Untersuchungsergebnissen von Geweihgeweben moderner Hirscharten.

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Geweihzyklus ist älter als bisher gedacht

Wie die Wissenschaftler berichten, waren sie von den Ergebnissen überrascht: Prozesse und Mechanismen von Abwurf und Neubildung im Geweihzyklus verliefen offenbar schon bei den frühesten Hirscharten vor 18 Millionen Jahren genauso wie bei den heutigen Arten: Wachstumsmuster und ein regelmäßiger Zyklus der Spuren von Abstoßungsvorgängen und Regeneration stimmen mit den Ergebnissen von modernen Geweihen überein, berichten die Wissenschaftler. „Unsere Vergleiche geben nun einen detaillierten Einblick in die frühe Evolution der Geweihbildung. Aufbau und Struktur der fossilen Geweihgewebe waren denen heute lebender Hirsche demnach schon verblüffend ähnlich“, resümiert Rößner.

Die Ergebnisse deuten somit darauf hin, dass die Prozesse des modernen Geweihzyklus nicht allmählich im Laufe der Evolution entstanden sind, sondern vom Beginn der Geweihevolution an grundlegend waren. „Bisher sind wir davon ausgegangen, dass sich der Geweihzyklus, wie wir ihn von heutigen Hirschen kennen, in einem allmählichen Evolutionsprozess ausgehend von ursprünglich nicht abwerfbaren Geweihen und mit Übergangsstadien von ausnahmsweisen bis gelegentlichen Abwürfen entwickelt hat“, sagt Rößner. Doch offenbar war die Evolutionsgeschichte der Hirsche schon sehr früh dem Dilemma von einerseits physiologischen Kosten und andererseits Vorteilen bei der Fortpflanzung geprägt.

„Die letztendlichen Ursachen und die Bedingungen für die Entstehung des Geweihzyklus bleiben allerdings weiterhin eine Frage, die es genauer zu klären gilt“, schreiben die Forscher abschließend. Vielleicht können zukünftige histologische Studien oder genetische Untersuchungen zur Lösung der Frage beitragen, wie und warum die Geweihträger ihre erstaunlichen Systeme hervorgebracht haben, so Rößner und ihre Kollegen.

Quelle: Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns, Fachartikel: The Science of Nature, doi: 10.1007/s00114-020-01713-x

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