OTTER UND SKUNKS, GEGENSÄTZLICHE GEHIRNE
Wie stark prägt die Lebensweise eines Tieres sein Gehirn? Jahrzehntelang verglichen Forscher vor allem die Gehirngröße mit der Körpergröße. Heute betrachten sie auch die Proportionen und die Form des Gehirns, die widerspiegeln können, was die Sinne und der Körper verlangen. Margot Michaud von UniLaSalle (Universität Artois) und der Universität Lüttich sowie Kollegen aus Frankreich, Belgien, den Vereinigten Staaten, dem Vereinigten Königreich, Deutschland und Spanien wählten dafür eine ideale Gruppe: die Musteloidea (marderartige Raubtiere).
Eine Familie, sehr unterschiedliche Leben
Die Musteloidea sind eine Gruppe von Raubtieren aus vier Familien: den Kleinen Pandas (Ailuridae), den Mardern (darunter Dachse und Otter), den Skunks und den Kleinbären, also Waschbären und ihren Verwandten. In einer einzigen eng verwandten Gruppe gibt es Schwimmer (Otter), Gräber (Dachse und Skunks), Baumbewohner (Wickelbären) und Bodenbewohner. Ein natürliches Experiment zur Evolution des Gehirns.
Ausgüsse von Gehirnen, die es nicht mehr gibt
Das Gehirn selbst überdauert in Museumssammlungen nicht, wohl aber der Hohlraum, der es enthielt. Durch das Scannen von Schädeln mit Röntgenstrahlen und Mikro-Computertomografie rekonstruierte das Team 113 virtuelle Ausgüsse der Hirnhöhle – sogenannte Endocasts – von erwachsenen Tieren aus 41 Arten, die 91,4 Prozent der Gattungen der Musteloidea abdecken. Bei Säugetieren entspricht die Form eines solchen Ausgusses der Außenfläche des Gehirns.
Auf jedem Ausguss setzten sie 47 anatomische Messpunkte und mehr als 200 zusätzliche Punkte entlang von Kurven und Flächen und teilten das Gehirn in drei Regionen: die Riechkolben (das Zentrum des Geruchssinns, vorne), das Großhirn (der große Hauptteil) und das Hinterhirn (Kleinhirn und Hirnstamm, hinten). Statistische Methoden berücksichtigten dann, wie eng die Arten miteinander verwandt sind, damit zwei Vettern nicht als zwei unabhängige Fälle gezählt werden.
Otter und Skunks an entgegengesetzten Enden
Zwei Linien setzen sich von den übrigen ab:
- Otter haben den größten Anteil an Großhirn, 74,3 Prozent, und die kleinsten Riechkolben, 8,6 Prozent, dazu auch das kleinste Hinterhirn (17,1 Prozent).
- Skunks zeigen das umgekehrte Muster: viel größere Riechkolben (14,5 Prozent) und den kleinsten Anteil an Großhirn (66,3 Prozent).
Die Autoren hatten beides vorhergesagt: Unter Wasser spielt der Geruch kaum eine Rolle, während Skunks stark auf ihre Nase angewiesen sind. Sie bringen das große Großhirn der Otter mit früheren Studien in Verbindung, die bei semiaquatischen Raubtieren vergrößerte Tastareale zeigten – Tiere, die tastend nach Nahrung suchen und Beute mit den Vorderpfoten handhaben. Vielleicht, so ihre Vermutung, ist ein Otter-Großhirn nicht nur größer, sondern auf den Tastsinn abgestimmt. Die Ergebnisse zu den Skunks beruhen auf nur drei Arten und mahnen zur Vorsicht.
Die Größe erklärt den Großteil des Rests
Abgesehen von diesen beiden Linien ist die Hauptregel die Größe. Je größer das Gehirn, desto größer der Anteil des Großhirns und desto kleiner die Anteile von Riechkolben und Hinterhirn; das Gehirn wird zudem runder. Kleinere Gehirne sind länger, mit markanten, nach vorne weisenden Riechkolben. Die Oberfläche des Neocortex folgt der Gehirngröße fast perfekt. Das, schreiben die Autoren, entspricht Mustern, die bei vielen Säugetieren zu sehen sind, bei denen gemeinsame Entwicklungsregeln schwerer wiegen als getrennte Anforderungen an jede Region.
Die Ernährung hinterlässt ihre Spur: Fischfresser – in dieser Stichprobe überwiegend Otter – haben proportional kleinere Riechkolben als Fleischfresser und Allesfresser.
Überraschung: Die Fortbewegung zeigt sich kaum
Das Team erwartete, dass sich das Hinterhirn, das für das Gleichgewicht zuständig ist, zwischen Kletterern, Schwimmern und Gräbern unterscheidet. Das tut es nicht: In ihren Modellen fügt die Fortbewegungsweise fast nichts hinzu, sobald Größe und Stammesgeschichte berücksichtigt sind. Auch die Gesamtform des Gehirns zeigt keinen nachweisbaren ökologischen Effekt.
Die Autoren vermuten, dass sich solche Anpassungen im Inneren des Gehirns verbergen könnten – in der Faltung des Kleinhirns oder der Dichte der Neuronen – oder in kleinen Strukturen, die sie nicht bei jeder Art messen konnten. Der äußere Ausguss zeigt die Umrisse des Gehirns, nicht seine Verschaltung. Ihr Fazit: Die Gehirne der Musteloidea folgen einer gemeinsamen Skalierungsregel, die stellenweise durch Stammesgeschichte und Ernährung verbogen wird. Die Studie wurde begutachtet und im Journal of Anatomy veröffentlicht.