Aber keine Vögel, Fische oder Reptilien haben heute diese extreme und ständig wachsende Anatomie. Nur Säugetiere tun dies, obwohl sie nicht die ersten Kreaturen mit Stoßzähnen waren. Es ist ein uraltes Merkmal, das den Dinosauriern vorausgeht, hat eine neue Studie ergeben.
“Wir konnten zeigen, dass die ersten Stoßzähne zu Tieren gehörten, die vor modernen Säugetieren, sogenannten Dicynodonten, kamen”, sagte Ken Angielczyk, Kurator am Chicagoer Field Museum und Autor der neuen Studie, in einer Pressemitteilung. “Das sind sehr seltsame Tiere.”
Von der Größe einer Ratte bis hin zu Elefanten lebten die Dicynodonten vor etwa 270 Millionen bis 201 Millionen Jahren. Während ihre nächsten lebenden Verwandten Säugetiere sind, sahen sie mit schildkrötenförmigen Köpfen eher reptilienartig aus.
Dicynodonten waren vor dem Aufkommen der Dinosaurier die am häufigsten vorkommenden und vielfältigsten Wirbeltiere, und sie alle hatten ein Paar Stoßzähne, die aus ihrem Oberkiefer ragten.
Stoßzähne gegen Zähne
Bevor die Forscher untersuchten, wie sich Stoßzähne entwickelt haben, mussten die Forscher genau definieren, was ein Stoßzahn ist und wie er sich von einem Zahn unterscheidet – etwas, das mehrdeutig war.
Sie stellten fest, dass ein Stoßzahn aus dem Maul herausragen muss, ausschließlich aus einer Substanz namens Dentin besteht und ein Leben lang weiterwachsen muss – auch wenn er beschädigt wird. Auch Zähne bestehen aus Dentin. Sie sind jedoch emailliert. Dies macht sie zusammen mit ihrer Form haltbar, aber wenn erwachsene Zähne erst einmal eingewachsen sind, kann nicht viel getan werden, wenn sie brechen. Sie wachsen nicht nach.
„Zähne mit Schmelzbeschichtung sind eine andere evolutionäre Strategie als mit dentinbeschichteten Stoßzähnen – es ist ein Kompromiss“, sagte Megan Whitney, Postdoktorandin an der Abteilung für organismische und evolutionäre Biologie der Harvard University. Sie war die Hauptautorin der Studie.
Anschließend analysierten die Forscher Dünnschnitte von 19 versteinerten Stoßzähnen von Dicynodonten, die 10 verschiedene Arten repräsentieren, die in Südafrika, der Antarktis, Sambia und Tansania vorkommen. Sie verwendeten auch mikrocomputergestützte Tomographie-Scans, um zu untersuchen, wie die Fossilien am Schädel befestigt waren und ob ihre Wurzeln Anzeichen für ein kontinuierliches Wachstum zeigten. Sie fanden heraus, dass, während einige der untersuchten Dicynodonten echte Stoßzähne ohne Zahnschmelz hatten, der Rest große Zähne hatte.
Die Wissenschaftler fanden auch heraus, dass es keinen strikten Übergang von Nicht-Stoßzähnen zu Stoßzähnen gab. Verschiedene Mitglieder der Dicynodonten-Familie haben zu unterschiedlichen Zeiten unabhängig voneinander Stoßzähne entwickelt, und einige haben nie echte Stoßzähne entwickelt.
“Ich habe voll erwartet, dass es in der Evolutionsgeschichte der Dicynodonten einen einzigen Moment geben würde, in dem sich Stoßzähne entwickelt haben, weil dies die einfachste Erklärung ist. Wir haben jedoch später in der dicynodontischen Evolution eine konvergente Evolution von Stoßzähnen gefunden”, sagte Whitney. Konvergente Evolution ist, wenn sich ähnliche Merkmale in verschiedenen Arten oder in verschiedenen Zeiträumen unabhängig voneinander entwickeln.
Für die Entwicklung von Stoßzähnen stellten sie fest, dass ein flexibles Band, das den Zahn am Kiefer befestigt, sowie eine geringere Zahnersatzrate erforderlich war – eine Kombination von Merkmalen, die heute bei modernen Säugetieren einzigartig ist.
“Alles führt dazu, dass wir die Stoßzähne, die wir heute bei Säugetieren sehen, besser verstehen”, sagte Angielczyk über die Forschung, die in der Zeitschrift Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences veröffentlicht wurde.