Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schon frühe Säugetiere waren beim Essen wählerisch

21.08.2014

Aktuellste Untersuchungen an Fossilien winziger Säugetiere liefern neue Erkenntnisse über den Speisezettel unserer frühesten Vorfahren. Es stellte sich heraus, dass – anders als bislang vermutet – schon bei den frühesten Säugetieren verschiedene Arten auf unterschiedliche Nahrung spezialisiert waren.

Darüber berichten Forschende der Universitäten Bristol und Leicester in der neuesten Ausgabe des Fachjournals Nature. Ihre Erkenntnisse beruhen auf Untersuchungen, die mithilfe von Röntgentomografie am Paul Scherrer Institut durchgeführt wurden. Die Ergebnisse helfen zu verstehen, wie Eigenschaften entstanden sind, die heutige Säugetiere auszeichnen.


Die frühen Säugetiere Morganucodon und Kuehneotherium bei der Jagd. Diese Tiere haben im frühen Jura auf einer kleinen Insel in der heutigen Region Glamorgan im südlichen Wales gelebt.

Bild: John Sibbick http://www.johnsibbick.com; Copyright: Pamela Gill

Wenn vom Erdzeitalter Jura die Rede ist, stellen sich die meisten Menschen eine Welt vor, die von riesigen Dinosauriern bewohnt ist. Doch zu dieser Zeit (vor 200 bis 145 Millionen Jahren) gab es auch schon Säugetiere und deren unmittelbare Vorläufer, die aber auf den ersten Blick deutlich weniger spektakulär waren.

Bis vor Kurzem herrschte die Vorstellung, dass diese mausgrossen Säugetiere alle Arten von Insekten gleichermassen frassen. Dabei lebten sie in einer Zeit, in der sich neue Säugetiereigenschaften entwickelten – wie etwa besseres Hörvermögen oder Zähne, mit denen die Tiere präziser kauen und Nahrung zermahlen konnten.

Allerdings stellte sich hier die Frage, was die Entwicklung dieser anatomischen Eigenschaften vorangetrieben hatte. Wären alle frühen Säuger Generalisten gewesen, die alle Arten von Insekten hätten fressen können, hätte es eigentlich keinen Grund für die Entwicklung von Nahrungsspezialisten gegeben. Es ist aber von Vorteil, wenn sich Tiere auf bestimmte Nahrung wie zum Beispiel hartschalige Insekten spezialisieren, die von anderen Tieren nicht gefressen werden können. Das bedeutet aber auch, dass die Tiere von ihrer Anatomie her komplexer werden.

Um diese Frage zu beantworten, haben Forschende Fossilien früher Säugetiere untersucht, die in der Region Glamorgan im Süden von Wales gefunden wurden. Vor 200 Millionen Jahren bestand diese Gegend aus einer Reihe von kleinen Inseln, die aus einem seichten Meer herausragten. Durch Untersuchungen der Kiefer und Zähne der Tiere konnte das international zusammengesetzte Forschungsteam nun zeigen, dass zwei Arten der frühesten Säugetiere, Morganucodon und Kuehneotherium, nicht beliebige Insekten frassen, sondern sich auf bestimmte Insektenarten spezialisiert hatten.

Pamala Gill von der Universität Bristol, Hauptautorin der Nature-Veröffentlichung, sagt dazu: „Es gibt keine Fossilien der frühesten Säugetiere, die so gut erhalten wären, dass man etwa aus dem Mageninhalt auf die Essgewohnheiten schliessen könnte. Stattdessen haben wir moderne Verfahren verwendet, um die verfügbaren Teile der Kiefer und einzelne Zähne zu untersuchen. Unsere Ergebnisse bestätigen, dass die Entstehung unterschiedlicher Säugetierarten zu jener Zeit mit Unterschieden in den Fressgewohnheiten und dem Lebensumfeld verbunden waren.“

Mithilfe von Röntgentomografie an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des Paul Scherrer Instituts PSI hat das Forschungsteam mit beispielloser Genauigkeit die feinen Details der inneren Anatomie der winzigen, nur 2 cm langen Kiefer sichtbar gemacht. Da die Kiefer in vielen Einzelteilen vorliegen, mussten die einzelnen Stücke virtuell „zusammengesetzt“ werden, sodass am Ende eine vollständige digitale Rekonstruktion entstanden ist. Mithilfe der Finite-Elemente-Analyse, eines Verfahrens, mit dem auch Stabilität und mechanische Eigenschaften von Brücken oder künstlichen Hüftgelenken getestet werden, wurde untersucht, wie kräftig die Kiefer der frühen Säuger waren. Es stellte sich heraus, dass Morganucodon und Kuehneotherium sich deutlich in ihren Fähigkeiten unterschieden, Beute zu fangen und zu kauen.

„Mikrotomografie mit Synchrotronlicht ist heutzutage einer der wichtigsten zerstörungsfreien Methoden zur Untersuchung von Fossilien. Das brillante Licht, das moderne Synchrotronanlagen wie die Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS erzeugen, stellt ein einmaliges Werkzeug dar, mit dem man in kurzer Zeit Strukturinformationen bis zur Mikrometerskala gewinnen kann“, erklärt Marco Stampanoni, Leiter der Forschungsgruppe Röntgentomografie am PSI und Professor an der ETH Zürich.

Durch Vergleiche mit früheren Untersuchungen an Zähnen heutiger Fledermäuse, die sich von Insekten ernähren, haben die Forschenden gezeigt, dass sich die Muster winziger Vertiefungen und Kratzer (fachsprachlich Microwear) in den Zähnen der beiden Arten Morganucodon und Kuehneotherium deutlich voneinander unterscheiden. Das zeigt, dass die beiden Arten verschiedene Dinge frassen: Morganucodon bevorzugte härtere, „knusprigere“ Nahrung wie etwa Käfer, während sich Kuehneotherium auf weichere Nahrung wie die damals häufigen Skorpionfliegen konzentrierte.

Professor Mark Purnell von der Universität Leicester sagt: „Das ist das erste Mal, dass die Fressgewohnheiten so früher Säugetiere anhand der Abnutzungsmuster der Zähne untersucht worden sind. Dass die Abnutzung so sehr derjenigen bei Fledermäusen ähnelt, die auf bestimmte Nahrung spezialisiert sind, ist ein starker Hinweis darauf, dass auch diese frühen Säugetiere nur bestimmte Dinge frassen.“

Emily Rayfield, Leiterin der Forschungsteams an der Universität Bristol fügt hinzu: „Dieses Forschungsergebnis ist sehr wichtig, denn es zeigt zum ersten Mal, dass Eigenschaften, die heutige Säugetiere auszeichnen – einmaliger Zahnwechsel und die besonderen Strukturen von Kiefergelenk und Innenohr – mit den Entwicklungen bei den ersten Säugetieren verbunden sind. Diese haben spezialisierte Zähne und Kiefer entwickelt, die es ihnen ermöglichten, sich auf unterschiedliche Nahrung zu spezialisieren.“

Text auf Grundlage einer Medienmitteilung der Universität Bristol

Über das PSI
Das Paul Scherrer Institut PSI entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde zur Verfügung. Eigene Forschungsschwerpunkte sind Materie und Material, Energie und Umwelt sowie Mensch und Gesundheit. Die Ausbildung von jungen Menschen ist ein zentrales Anliegen des PSI. Deshalb sind etwa ein Viertel unserer Mitarbeitenden Postdoktorierende, Doktorierende oder Lernende. Insgesamt beschäftigt das PSI 1900 Mitarbeitende, das damit das grösste Forschungsinstitut der Schweiz ist. Das Jahresbudget beträgt rund CHF 350 Mio.
 

Kontakt:
Dr Pamela Gill, University of Bristol, Grossbritannien;
Telefon: +44 7799 834 058; E-Mail: pam.gill@bristol.ac.uk;

Professor Emily Rayfield, University of Bristol, Grossbritannien
Telefon: +447752 555 274; E-Mail: e.rayfield@bristol.ac.uk;

Prof. Dr. Marco Stampanoni,
Institut für Biomedizinische Technik der ETH Zürich und Labor für Makromoleküle und Bioimaging am Paul Scherrer Institut, 5232 Villigen PSI
Telefon: +41 56 310 47 24 oder +41 44 632 8650
E-Mail: marco.stampanoni@psi.ch

Originalveröffentlichung:
Dietary specializations and diversity in feeding ecology of the earliest stem mammals
Pamela G. Gill, Mark A. Purnell, Nick Crumpton, Kate Robson-Brown, Neil J. Gostling, Marco Stampanoni and Emily J. Rayfield
Nature, 2014

Weitere Informationen:

http://psi.ch/j8ZQ - Medienmitteilung auf der Seite des Paul Scherrer Instituts
http://www.psi.ch/sls/tomcat/tomcat - Tomografie-Strahllinie TOMCAT an der SLS

Dagmar Baroke | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Ergebnisse Essen Fossilien Insekten Nahrung Nature PSI Röntgentomografie SLS Stampanoni Säugetiere Zähne

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Von GeoFlow zu AtmoFlow
20.04.2018 | Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg

nachricht Stärkere Belege für Abschwächung des Golfstromsystems
12.04.2018 | Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

20.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Digitale Medien für die Aus- und Weiterbildung: Schweißsimulator auf Hannover Messe live erleben

20.04.2018 | HANNOVER MESSE

Neurodegenerative Erkrankungen - Fatale Tröpfchen

20.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics