Moderne Säugetiere sind für ihre großen Gehirne bekannt. Aber neue Analysen von Säugetierschädeln von Kreaturen, die kurz nach dem Massensterben der Dinosaurier lebten, zeigen, dass diese Gehirne nicht immer eine ausgemachte Sache waren. Mindestens 10 Millionen Jahre nach dem Verschwinden der Dinosaurier wurden Säugetiere viel kräftiger, aber nicht schlauer, berichten Forscher am 1. April Wissenschaft.
Das widerspricht der konventionellen Weisheit, um es milde auszudrücken. „Ich dachte, das ist nicht möglich, da muss ich etwas falsch gemacht haben“, sagt Ornella Bertrand, Paläontologin für Säugetiere an der University of Edinburgh. „Das hat mich wirklich umgehauen. Wie soll ich erklären, dass sie nicht schlau waren?“
Moderne Säugetiere haben im Verhältnis zu ihrer Körpergröße die größten Gehirne im Tierreich. Wie und wann diese Gehirnentwicklung stattfand, ist ein Rätsel. Eine Idee war, dass das Verschwinden aller Nicht-Vogel-Dinosaurier nach einem Asteroideneinschlag am Ende des Mesozoikums vor 66 Millionen Jahren ein Vakuum hinterließ, das von Säugetieren gefüllt werden musste (SN: 25.01.17). Jüngste Entdeckungen von Fossilien aus dem Paläozän – der Epoche unmittelbar nach dem Aussterben vor 66 Millionen bis 56 Millionen Jahren – enthüllen eine blühende Menagerie seltsamer und wunderbarer Säugetierarten, von denen viele viel größer sind als ihre mesozoischen Vorgänger. Es war der Beginn des Zeitalters der Säugetiere.
Vor diesen Fossilienfunden war die vorherrschende Meinung, dass die Gehirne der Säugetiere nach dem Massensterben der Dinos höchstwahrscheinlich mit ihren Körpern wuchsen und alles zusammenwuchs wie ein expandierender Ballon, sagt Bertrand. Aber diese Entdeckungen paläozäner Fossilienfunde in Colorado und New Mexico sowie erneute Untersuchungen von Fossilien, die zuvor in Frankreich gefunden wurden, enträtseln nun diese Geschichte, indem sie Wissenschaftlern die Möglichkeit bieten, die Größe der Gehirne von Säugetieren im Laufe der Zeit tatsächlich zu messen.
Bertrand und ihre Kollegen verwendeten CT-Scans, um 3-D-Bilder der Schädel verschiedener Arten alter Säugetiere sowohl vor als auch nach dem Aussterben zu erstellen. Zu diesen Exemplaren gehörten Säugetiere aus 17 Gruppen aus dem Paläozän und 17 aus dem Eozän, der Epoche, die sich vor 55 Millionen bis 34 Millionen Jahren erstreckte.
Was das Team herausfand, war ein Schock: Im Vergleich zu ihrer Körpergröße waren die Gehirne von Säugetieren im Paläozän relativ groß kleiner als die der mesozoischen Säugetiere. Erst im Eozän begannen die Gehirne von Säugetieren zu wachsen, insbesondere in bestimmten sensorischen Regionen, berichtet das Team.
Um zu beurteilen, wie sich auch die Größen und Formen dieser Sinnesregionen im Laufe der Zeit veränderten, suchte Bertrand in den 3-D-Schädelmodellen nach den Rändern verschiedener Teile des Gehirns und zeichnete sie wie ein Bildhauer nach, der mit Ton arbeitet. Die Größe des Riechkolbens von Säugetieren, der für den Geruchssinn verantwortlich ist, habe sich im Laufe der Zeit nicht verändert, fanden die Forscher heraus – und das mache Sinn, denn selbst mesozoische Säugetiere seien gute Schnüffler, sagt sie.
Die wirklich großen Gehirnveränderungen sollten im Neocortex erfolgen, der unter anderem für die visuelle Verarbeitung, das Gedächtnis und die motorische Kontrolle verantwortlich ist. Aber diese Art von Veränderungen sind metabolisch kostspielig, sagt Bertrand. „Um ein großes Gehirn zu haben, musst du schlafen und essen, und wenn du das nicht tust, wirst du launisch und dein Gehirn funktioniert einfach nicht.“
Als die Welt den Staub des Massensterbens abschüttelte, schlägt das Team vor, dass die Muskelkraft für Säugetiere die Priorität war, um ihnen zu helfen, sich schnell in neu verfügbare ökologische Nischen auszubreiten. Aber nach etwa 10 Millionen Jahren hatten sich die Stoffwechselberechnungen geändert, und der Wettbewerb innerhalb dieser Nischen nahm zu. Infolgedessen begannen Säugetiere, neue Fähigkeiten zu entwickeln, die ihnen helfen konnten, schwer erreichbare Früchte von einem Ast zu schnappen, einem Raubtier zu entkommen oder Beute zu fangen.
Andere Faktoren – wie Sozialverhalten oder elterliche Fürsorge – waren für die Gesamtentwicklung der großen Gehirne von Säugetieren wichtig. Aber diese neuen Funde deuten darauf hin, dass die Ökologie – und der Wettbewerb zwischen den Arten – zumindest zu Beginn des Zeitalters der Säugetiere der Evolution des Gehirns einen großen Schub gegeben haben, schrieb die Biologin Felisa Smith von der University of New Mexico in Albuquerque in einem Kommentar im gleiche Ausgabe von Wissenschaft.
„Ein spannender Aspekt dieser Ergebnisse ist, dass sie eine neue Frage aufwerfen: Warum haben sich große Gehirne in vielen Säugetiergruppen unabhängig und gleichzeitig entwickelt?“ sagt der Evolutionsbiologe David Grossnickle von der University of Washington in Seattle.
Die meisten modernen Säugetiere haben relativ große Gehirne, daher könnten Studien, die nur moderne Arten untersuchen, zu dem Schluss kommen, dass sich große Gehirne einst in den Vorfahren der Säugetiere entwickelt haben, sagt Grossnickle. Aber was diese Studie aufgedeckt hat, ist eine „viel interessantere und nuanciertere Geschichte“, dass sich diese Gehirne getrennt in vielen verschiedenen Gruppen entwickelt haben, sagt er. Und das zeigt, wie wichtig Fossilien sein können, um einen genauen Teppich der Evolutionsgeschichte zusammenzufügen.