Mikroskopische Aufnahmen ermöglichen Unterscheidung in Fleisch- und Pflanzenfresser / Möglicherweise wichtiger Schritt zur Entdeckung der ersten pflanzenfressenden Landwirbeltiere
14.06.2019
Anhand hochaufgelöster mikroskopischer Aufnahmen der Zahnschmelzoberfläche von Schuppenechsen, zu denen unter anderem Leguane, Warane, Eidechsen und Brückenechsen zählen, lässt sich erkennen, wovon sich die Tiere ernährt haben. Die Abnutzungspuren im Zahnschmelz zeigen deutliche Unterschiede zwischen Fleisch- und Pflanzenfressern, sie ermöglichen aber auch feinere Unterscheidungen, etwa in Algen-, Frucht- oder Weichtierfresser. Zu diesen Ergebnissen ist ein Forschungsteam unter Leitung von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) gekommen. Nach deren Angaben ist es bisher schwierig gewesen, solche Unterscheidungen der Ernährungsweise – insbesondere bei ausgestorbenen Arten – allein aufgrund von Zahn- oder Skelettfunden vorzunehmen, weil sich die Zahnform bei vielen Reptilien kaum unterscheidet.
Wie die Forscherinnen und Forscher in der Fachzeitschrift Proceedings of the Royal Society B berichten, untersuchten sie Oberkieferzähne von 77 präparierten Echsen aus freier Wildbahn, die zu 23 noch existierenden Arten gehören und aus naturkundlichen Museen stammen. Zum Teil legten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Kieferstücke mit Zähnen direkt unter ein konfokales Mikroskop, teils nahmen sie Silikonabdrücke von den Zähnen und machten von den Abdrücken dann Aufnahmen. Anschließend erstellten sie 3-D-Oberflächenmodelle der Zähne und werteten diese nach 46 verschiedenen Merkmalen aus, etwa nach der Anzahl der Furchen im Zahnschmelz und deren mittlerer Tiefe. Dadurch fanden sie heraus, dass sich die Tiere aufgrund der Abnutzungspuren in verschiedene Ernährungskategorien eingruppieren lassen. Beispielsweise weist der Zahnschmelz der Fleischfresser nur wenige und flache Furchen auf, wohingegen der Zahnschmelz der Fruchtfresser sehr stark gefurcht ist. "Diese Methode wurde an Säugetieren entwickelt. Wir haben sie nun erstmals an Reptilien angewendet und gezeigt, dass sie auch hier funktioniert", erklärt die Leiterin der Studie, Dr. Daniela Winkler vom Institut für Geowissenschaften der JGU. Damit sei nicht unbedingt zu rechnen gewesen: "Reptilien kauen kaum. Meistens beißen sie nur ab und schlucken direkt. Deshalb konnten wir nicht unbedingt davon ausgehen, aussagekräftige Spuren zu finden."
Die Forscherinnen und Forscher hoffen nun, die Methode auch erfolgreich an Zähnen von Dinosauriern und Synapsiden anwenden zu können, die den Zähnen von Schuppenechsen stark ähneln, und damit den Ursprung der Pflanzenfresser unter den landlebenden Wirbeltieren zu finden. Synapsiden sind säugetierähnliche Reptilien, die bereits vor rund 310 Millionen Jahren und damit 70 Millionen Jahre früher als Dinosaurier auf der Erde lebten. Einige von ihnen entwickelten sich von Fleisch- zu Pflanzenfressern. "Das war ein Schlüsselereignis der Evolution", sagt Winkler. "Unser großes Ziel ist herauszufinden, wann und bei welchen Arten das genau passierte."
An der Studie waren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der JGU, des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und des Centrums für Naturkunde der Universität Hamburg beteiligt. Sie fand im Rahmen des Forschungsprojekts "Vertebrate Herbivory" von Prof. Dr. Thomas Tütken vom Institut für Geowissenschaften der JGU statt, das vom Europäischen Forschungsrat (ERC) mit einem sogenannten Consolidator Grant gefördert wird.