Panorama

Evolution

Ohne Zähne schneller aus dem Ei


Oviraptorides_Gelege
Tzu-Ruei Yang

Eine gut erhaltenes oviraptorides Gelege aus der Nanxiong-Formation aus der späten Kreidezeit von Jiangxi, China

Vögel haben keine Zähne, sondern einen zahnlosen Schnabel. Warum ist das so? Diese Frage hat Wissenschaftler lange Zeit beschäftigt. Dies könne für die Ernährung von Vögeln besser sein, war bislang die vorherrschende Meinung. Wissenschaftler der Universität Bonn schlagen nun eine neue Erklärung der Zahnlosigkeit bei neuzeitlichen Vögeln und auch bei mehreren Dinosauriergruppen vor.

Ihre Hypothese lautet, dass der Verzicht auf Zähne eine schnellere Entwicklung des Embryos im Ei erlaubt: Die Tiere können früher schlüpfen. Doktorand Tzu-Ruei Yang und Professor Martin Sander vom Steinmann-Institut für Geologie, Mineralogie und Paläontologie der Universität Bonn haben ihre Ergebnisse in der Zeitschrift „Biology Letters“ veröffentlicht.

Warum brauchen Vögel keine Zähne?

Schon früher gab es in der Wissenschaft zwei Hypothesen, warum Vögel ihre Zähne verloren und einen Schnabel entwickelten. Eine geht davon aus, dass ein Schädel ohne Zähne leichter und somit besser zum Fliegen geeignet ist. Diese Hypothese erklärt aber nicht, warum sich auch bei fleischfressenden Dinosauriern des Mesozoikums, die mit Sicherheit nicht geflogen sind, Zahnlosigkeit und Schnabel wiederholt entwickelten, wie zum Beispiel bei straußartigen Dinosauriern und vogelartigen, gefiederten Dinosauriern. Noch bevor sich Tyrannosaurus rex von der Vogel-Stammlinie abzweigte, hatte sich bei einigen jurassischen Fleischfressern ein Schnabel entwickelt. 

Die andere Hypothese besagt, dass ein Schnabel besser geeignet ist, bestimmte Nahrung aufzunehmen. Dies passt zu der Beobachtung, dass viele primitive Vögel des Mesozoikums noch Zähne hatten. Erst zum Ende dieses Erdzeitalters verschwanden die Zähne der Vögel. Aber es ist immer noch schwer zu verstehen, warum ein Schnabel so viel besser zum Füttern geeignet ist, als ein Mund voller Zähne, der auch sehr spezielle Aufgaben erfüllen kann, wie dies bei Säugetieren der Fall ist. Doktorand Yang sagt: „Mehrere neuere Studien deuteten darauf hin, dass Veränderungen der Genregulation anstelle von Ernährungsumstellungen für die verlorenen Zähne verantwortlich sind. Möglicherweise gibt es einen unbekannten Mechanismus, der zum Zahnverlust beiträgt.“ 

Tzu-Ruei Yang

Ein Oviraptoriden-Embryo innerhalb des Eis aus der Nanxiong-Formation aus der späten Kreidezeit in Jiangxi, China   

Frühes Schlüpfen vorteilhaft

Eine mögliche Erklärung, warum sich ein zahnloser Schnabel bei verschiedenen Dinosauriern und Vögeln mehrere Male unabhängig entwickelte, kommt aus der Reproduktionsbiologie der Dinosaurier. Forschungen amerikanischer Paläontologen haben gezeigt, dass Zähne eine maximale Bildungsgeschwindigkeit haben und dass etwa 60 Prozent der Inkubationszeit durch Zahnbildung eingenommen werden. Yang erklärt: „Der Embryo muss im Grunde im Ei warten, bis seine Zähne fertig sind, erst dann kann er schlüpfen.“ Im Ei ist er jedoch hilflos dem Risiko ausgesetzt, gefressen zu werden. Daher sei ein früheres Ausschlüpfen ein großer Vorteil.

„Das Auslassen der zeitaufwendigen Zahnbildung könnte ein effektiver Weg gewesen sein, die gefährliche Inkubationszeit zu verkürzen“, sagt Yang. „Säugetiere haben dieses Problem nicht, weil ihre Embryonen im Mutterleib geschützt sind.“ Yangs Doktorvater Sander ordnet ein: „Die aktuelle Forschung erkennt immer mehr, dass viele Merkmale der Vögel schon bei ihren Vorfahren, den Dinosauriern, entstanden sind. Der zahnlose Schnabel ist auch so ein Fall, aber wir waren selbst überrascht, dass bei seiner Evolution die Geschwindigkeit der Zahnbildung eine Rolle spielen sollte.“ Die Bonner Wissenschaftler wollen die neue Hypothese mit entwicklungsbiologischen Experimenten und fossilen Beweisen auf die Probe stellen. „Die Kombination von Entwicklungsbiologie und Paläontologie könnte mehr verborgene Mechanismen aufklären und uns helfen zu verstehen, wie sich ein bestimmtes Merkmal entwickelt hat“, ist sich Yang sicher.


Literatur

Tzu-Ruei Yang & P. Martin Sander: The origin of the bird‘s beak: New insights from dinosaur incubation periods; Biology Letters; doi:10.1098/rsbl.2018.0090.