Convergent function, divergent form: Shared diets do not produce shared adaptive zones in mammalian mandibular evolution
Obwohl sie ähnliche diätetische Spezialisierungen teilen, entwickelten Fledermäuse, Karnivoren und Primaten aufgrund ihrer einzigartigen phylogenetischen Geschichte und nicht primär durch konvergente ökologische Drücke unterschiedliche Mandibelformen und adaptive Zonen.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Stellen Sie sich vor, Sie betreten eine riesige, uralte Bibliothek, in der jedes Buch die Geschichte einer anderen Tierfamilie erzählt. Jahrzehntelang waren Wissenschaftler von einer bestimmten Frage besessen: Wenn zwei Tiere aus völlig unterschiedlichen Familien am Ende genau das gleiche Futter essen, sehen sie dann irgendwann auch gleich aus? Diese Idee wird als „konvergente Evolution“ bezeichnet. Stellen Sie sich das wie zwei Köche aus verschiedenen Ländern vor, die sich nie begegnet sind, aber beide beschließen, einen Schokoladenkuchen zu backen. Wenn beide demselben Rezept (der Ernährung) folgen, würde man erwarten, dass ihre Kuchen identisch aussehen und schmecken. In der Tierwelt würde dies bedeuten, dass eine Fledermaus, ein Wolf und ein Affe, die alle Insekten fressen, schließlich Kiefer entwickeln sollten, die exakt gleich aussehen. Es ist eine verlockende Geschichte, weil sie suggeriert, dass die Natur einen einzigen, perfekten Bauplan für jede Aufgabe besitzt. Aber was, wenn die Köche unterschiedliche Öfen, unterschiedliche Werkzeuge oder unterschiedliche Familienrezepte haben, die sie dazu zwingen, den Kuchen auf völlig verschiedene Arten zu backen? Das ist das Rätsel, das diese Arbeit lösen will.
Die Forscher in dieser Studie beschlossen, diese „gleiche Diät, gleiches Aussehen“-Idee mithilfe des wichtigsten Werkzeugs zum Essen bei Säugetieren zu testen: dem Unterkiefer, oder Mandibula. Sie untersuchten drei sehr unterschiedliche Gruppen von Säugetieren – Fledermäuse, Carnivora (wie Wölfe, Bären und Katzen) und Primaten (Affen, Menschen und wir). Diese drei Gruppen haben sich vor über 90 Millionen Jahren von einem gemeinsamen Vorfahren abgespalten, sie sind also so verschieden, wie ein Vogel von einem Fisch. Doch sie haben alle unabhängig vone von einander ähnliche Dinge entwickelt zu essen: Einige essen Fleisch, einige Früchte, einige Blätter und einige Insekten. Die Wissenschaftler fragten: Wenn eine fruchtfressende Fledermaus und ein fruchtfressender Affe denselben Job zu erledigen haben, haben sie dann die gleiche Art von Kiefer gebaut?
Um dies herauszufinden, scannte das Team die 3D-Formen der Kiefer von 520 verschiedenen Arten. Sie haben nicht nur gemessen, wie groß die Kiefer waren; sie nutzten hochtechnisierte Mathematik, um die exakten Kurven, Beulen und Winkel jedes einzelnen Knochens abzubilden. Sie verglichen diese Formen dann mit der Ernährung und den Stammbäumen der Tiere.
Die Ergebnisse waren eine kleine Wendung der Handlung. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass gemeinsame Diäten keine gemeinsamen Kieferformen hervorbringen. Selbst wenn eine fruchtfressende Fledermaus und ein fruchtfressender Affe das Gleiche essen, sehen ihre Kiefer überhaupt nicht ähnlich aus. Stattdessen wird die Form des Kiefers hauptsächlich durch die Familiengeschichte des Tieres bestimmt. Es ist, als wäre der Kiefer der Fledermaus wie eine lange, dünne Angelrute gebaut, während der Kiefer des Affen wie ein stabiler, kurzer Hammer gebaut ist. Obwohl beide versuchen, Früchte zu knacken, benutzen sie völlig unterschiedliche Werkzeuge. Die Studie legt nahe, dass diese drei Tiergruppen in unterschiedlichen „adaptiven Zonen“ leben – im Grunde spielen sie nach unterschiedlichen Regelwerken. Der Kiefer einer Fledermaus wird durch die Notwendigkeit geformt, zu fliegen und Echolokation zu nutzen, während der Kiefer eines Primaten dadurch geformt wird, wie sein Schädel und sein Gehirn zusammenpassen.
Die Geschichte wird jedoch noch interessanter, wenn man genauer hinsieht. Während die drei Gruppen nicht über das gesamte Spektrum hinweg ähnlich sind, sind die Regeln innerhalb jeder Gruppe anders. Für Fledermäuse und Carnivora spielt die Ernährung eine große Rolle bei der Gestaltung ihrer Kiefer. Wenn eine Fledermaus harte Nüsse frisst, verändert sich ihr Kiefer, um diese Belastung zu bewältigen, genau wie der Kiefer eines Wolfes sich verändert, wenn er zähes Fleisch frisst. Aber für Primaten spielt die Ernährung kaum eine Rolle. Ihre Kieferformen werden eher durch ihre spezifischen Familienzweige und Verhaltensweisen angetrieben – wie etwa Brüllaffen, die einen speziellen Kiefer benötigen, um ihre lauten Rufe zu erzeugen – als durch das, was sie essen.
Am Ende legt die Arbeit nahe, dass die Natur kreativer ist, als wir dachten. Es gibt nicht nur einen „perfekten Kiefer“, um Früchte oder Fleisch zu essen. Stattdessen findet die Evolution viele verschiedene Wege, um dasselbe Problem zu lösen. Es ist, als würde man sagen, dass man einen Kuchen zwar in einer Mikrowelle, in einem Ofen oder über einem Lagerfeuer backen kann, das Endprodukt aber je nach der verwendeten Ausrüstung unterschiedlich aussehen und schmecken kann. Die Studie zeigt, dass man, um zu verstehen, wie ein Tier frisst, nicht nur auf seinen Speiseplan schauen kann; man muss auch auf seine Familiengeschichte, seine Körpergröße und die einzigartigen Werkzeuge schauen, die es geerbt hat. Der Kiefer ist eine komplexe Maschine, in der die Ernährung nur eines von vielen Zahnrädern ist, die sich drehen, und manchmal ist es die Familiengeschichte, die den Motor wirklich antreibt.
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