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Haben große Säugetieren kleinere und simplere Gehirne, wenn sie auf Inseln leben?

Labor Regal mit Schädeln von inselbewohnenden Schweinen im Hintergrund Schreibtische mit Computern

Komplett abgeschieden vom Festland stellen Inseln eine einzigartige Umwelt für eine Vielzahl faszinierender Pflanzen und Tiere dar. Bereits Charles Darwin erforschte die Alleinstellungsmerkmale von inselbewohnenden Tieren. Zu besonderer Berühmtheit brachten es die Darwinfinken, eine Gruppe von Singvögeln, die nur auf den Galapagos-Inseln zu finden sind und je nach Ernährungsweise unterschiedliche Schnabelformen aufweisen. Neben Vogelarten bekamen auch insulare Großsäugetiere in der Vergangenheit besonders viel Aufmerksamkeit von Biologen und Biologinnen als auch von Paläontologen und Paläontologinnen, da sie sich auf unterschiedlichste Art und Weise an diesen besonderen Lebensraum angepasst haben. Dazu gehören unter anderem Änderungen der Körpergröße (Zwergen- und Riesenwuchs) und der Morphologie der Gliedmaßen, des Schädels, der Zähne sowie des Gehirns. Die Ursachen, die bei den inselbewohnenden Säugtieren zu Veränderungen der Gehirngröße und -morphologie führen, sind bisher nicht vollständig aufgeklärt. Daher wird sich Roberto Rozzi, Post-Doktorand am Museum für Naturkunde Berlin, diesen wichtigen wissenschaftlichen Fragestellungen widmen.

Es ist bekannt, dass Inselsäugetiere oft kleinere Gehirne entwickelt haben als ihre artverwandten Bewohner des Festlandes. Dieser Trend ist normalerweise hauptsächliche bei domestizierten Haus- und Nutztieren zu beobachten und wird häufig durch das Wegbleiben von Fressfeinden und Nahrungskonkurrenten ausgelöst. In manchen Fällen ändert sich auch die Struktur des Gehirns, dahingehend, dass es weniger oder mehr Faltung aufweist. Eine Besonderheit bei Säugetieren ist, dass ihre Gehirne auf eine bestimmte Art und Weise gefaltet sind, die in der Oberflächenstruktur der von Walnüssen gleichen. Diese Faltungen treten vor allem bei intelligenten Arten wie den Primaten auf.

Um genauer zu analysieren, wie sich die Gehirne von inselbewohnenden Säugetieren im Laufe der Zeit verändert haben und welche Faktoren dabei eine Rolle gespielt und ihre Evolution beeinflusst haben, ist es wichtig, die oben beschriebenen Zusammenhänge zwischen Gehirngröße und -struktur zu berücksichtigen.

Daher stehen im Zentrum dieses Projekts folgende Fragestellungen: Wie hängen Hirnfaltung, Hirngröße- und Körpergröße zusammen? Und welche äußeren Faktoren haben darauf Einfluss?
Um diese Fragen erstmalig umfassend beantworten zu können werden Daten von fossilen und rezenten Arten in das Projekt mit einbezogen. Dabei werden modernste Technologien, wie die hochauflösende Computertomografie und Methoden der künstlichen Intelligenz eingesetzt. Auf diese Weise kann der Hohlraum des Schädels (der Ort, wo sich das Gehirn zu Lebzeiten befunden hat) digital rekonstruiert werden, um Rückschlüsse auf die Größe und Faltung des Gehirns zu ziehen. Zusätzlich werden wichtige ökologische und (paleo)geographische Daten gesammelt und die Zusammenhänge zwischen Umwelt und Gehirnstruktur werden untersucht. Das Hauptaugenmerk des Projekts liegt auf der Erforschung der Paarhufer, zu denen Schweine, Flusspferde und Wiederkäuer gehören. Die diversen und weit verbreiteten Paarhufer sind für die Forschungsarbeiten besonders geeignet, da für einige ausgestorbene insulare Spezien eine deutliche Verringerung der Gehirngröße beobachtet werden konnte. Die Ergebnisse des Forschungsprojekts werden dazu beitragen, die Entwicklung der Reduktion der Gehirngröße und der Vereinfachung der Gehirnfaltung inselbewohnender Säuger besser zu verstehen. Das gewonnene Wissen kann uns dabei helfen, besonders gefährdete inselbewohnende Großsäuger besser zu schützen.

Finanzierung

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)