Wie haben Vögel ihre Zähne verloren und ihre Schnäbel bekommen? Studie bietet Hinweise

Ein CT-Scan-Bild des Schädels eines alten Vogels zeigt, wie einer der frühesten Vogelschnabel als Zange funktionierte, wie es Schnäbel moderner Vögel tun, hatte aber auch Zähne von Dinosaurier-Vorfahren übrig. Das Tier namens Ichthyornis lebte vor etwa 100 Millionen Jahren im heutigen Nordamerika. Michael Hanson und Bhart-Anjan S. Bhullar /Nature Publishing Group Beschriftung ausblenden

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Michael Hanson und Bhart-Anjan S. Bhullar /Nature Publishing Group

Ein CT-Scan-Bild des Schädels eines alten Vogels zeigt, wie einer der frühesten Vogelschnabel als Zange funktionierte, wie es Schnäbel moderner Vögel tun, hatte aber auch Zähne von Dinosaurier-Vorfahren übrig. Das Tier namens Ichthyornis lebte vor etwa 100 Millionen Jahren im heutigen Nordamerika.

Michael Hanson und Bhartanjan S. Bhullar/Nature Publishing Group

Wissenschaftler sind dem Verständnis, wie sich moderne Vögel zu Schnäbeln entwickelt haben, einen Schritt näher gekommen, und die Antwort beginnt vor Millionen von Jahren mit einigen der sexiesten Dinosaurier.

Moderne Möwen mit ihren großen Augen, langen Schnäbeln und deutlich uralt aussehenden und knochigen Gesichtern stammten von Tieren wie dem Velociraptor und T. Rex ab. (Wenn Sie das nächste Mal einen hungrigen Blick von einer Möwe bekommen, denken Sie daran. Seit mehr als einem Jahrhundert verwenden Paläontologen Fossilien aus der ganzen Welt, um herauszufinden, wie sich große, zahnlose, landgebundene Eidechsen zu fliegenden, zahnlosen, gefiederten Tieren entwickelten.

Der Schlüssel sind Fossilien sogenannter Stammvögel, uralte vogelähnliche Dinosaurier, die Hinweise auf die Knochen und Gehirne moderner Vögel geben. Eine solche Kreatur, Ichthyornis dispar, ist Gegenstand einer neu veröffentlichten Studie, die einige der fehlenden Glieder in der Evolution der Vögel ausfüllt.

„Ichthyornis hatte den Aspekt eines Seevogels, wie Möwe oder Seeschwalbe“, sagt Bhart-Anjan Bhullar, Assistenzprofessor für Geologie und Geophysik an der Yale University. Es hatte einen langen Schnabel und große Augen und lebte in Kansas, als Kansas vor 100 Millionen bis 66 Millionen Jahren ein Binnenmeer war. Aber es hatte zwei Dinge, die moderne Möwen nicht haben: Zähne und einen muskulösen Kiefer, um diese Zähne zu benutzen.

„Es flog wahrscheinlich herum, nahm Fisch— und Schalentiere heraus, packte sie mit seinem kleinen Zangenschnabel und warf sie dann zurück in seine starken, dinosaurierähnlichen Zahnkiefer – knirschte sie ein paar Mal und schluckte sie dann“, sagt Bhullar.

Diese Kombination aus Schnabel, Zähnen, Flug und Kiefer macht es zu einem entscheidenden Glied in der Vogelevolution, aber sein Schädel war schwierig zu untersuchen, da die einzigen verfügbaren Fossilien „einige zerquetschte Gehirngehäuse und einige Unterkiefer und einige andere fragmentarische Teile“ waren, erklärt Bhullar.

Im Jahr 2014 fanden Wissenschaftler in Kansas ein vollständiges Schädelfossil.

Bhullars Team erhielt einen hochauflösenden CT-Scan des Fossils, das noch vollständig in kalkhaltiges Gestein gehüllt war. Im Wesentlichen taten die Forscher digital, was ihre Vorgänger manuell tun mussten: Sie extrahierten die Knochen aus dem umgebenden Stein, um ein vollständiges, dreidimensionales Bild des Schädels zu erhalten.

Als sie die Bilder analysierten und mit zuvor entdeckten Fossilien verglichen, entdeckten die Forscher zwei Dinge. Erstens konnte Ichthyornis seinen Schnabel auf sehr moderne Weise bewegen und seinen Oberschnabel anheben, ohne den Rest seines Schädels zu bewegen, wie es heute alle Vögel tun. Es gibt dem Schnabel mehr Geschicklichkeit, so dass der Vogel damit sehr genau kneifen kann.

Die Tatsache, dass Ichthyornis dies tun konnte, verstärkt eine Theorie darüber, warum Vögel überhaupt Schnäbel haben: Vielleicht ist der Schnabel im Grunde eine Ersatzhand.

Der zweite Befund stellt jedoch eine andere Theorie über Vogelgehirne in Frage. „Vogel-Gehirn“ Beleidigungen ungeachtet, moderne Vögel haben tatsächlich relativ große Gehirne im Vergleich zu ihren Velociraptor Vorfahren.

„Vogelgehirne sind im Verhältnis zu ihrer Körpergröße größer als bei Reptilien, und die relative Größe von Vogelgehirnen ist vergleichbar mit der von Plazenta-Säugetieren“, sagt der Paläontologe Kevin Padian von der University of California, Berkeley, als Antwort auf die heute in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Studie. „Als sich Vögel aus ihren Dinosaurier-Vorfahren entwickelten, vergrößerten sich die Knochen, die das Gehirn schützen, um mit den Veränderungen der Gehirngröße Schritt zu halten.

Bhullar und andere hatten die Hypothese aufgestellt, dass, wenn sich der Vogelschädel ausdehnte, um ein größeres Gehirn zu halten — vielleicht um mehr Rechenleistung für den Flug bereitzustellen — die muskulösen Kiefer um den Kopf schrumpfen würden. Aber Ichthyornis hat sowohl ein großes Gehirn als auch starke Kiefer.

„Ichthyornis füllt eine wichtige Lücke, aber natürlich macht alles, was eine Lücke füllt, zwei weitere Lücken auf beiden Seiten“, sagt Bhullar. „Jetzt müssen wir herausfinden, wie der Rest der Transformationen in Richtung des Schädels des Vogels stattgefunden hat.“

Padian weist auf andere Fragen hin, die die neue Studie aufwirft. Es ist immer noch unklar, wofür alte Vögel wie dieser ihre Schnäbel benutzten. Moderne Vögel fressen nicht nur, sondern verwenden ihre Schnäbel auch für alles, vom Putzen ihrer Federn über den Bau von Nestern bis hin zum Bewegen ihrer Eier. Und er stellt fest, dass die neuen Informationen darüber, wie Ichthyornis seinen Schnabel bewegte, Hinweise darauf geben könnten, was er aß und wie er seine Nahrung sammelte.