Wiederkäuer wie Kühe haben eine ungewöhnliche Art der Nahrungsverdauung entwickelt: Sie nehmen Pflanzen auf, kauen sie grob durch und schlucken dann den halb zerkauten Brei herunter, bevor sie ihn wiederholt wieder erbrechen und weiter kauen. Das hat klare Vorteile, wie ein Forschungsteam unter Beteiligung der Universität Göttingen gezeigt hat: Die ausgewürgte, breiige Nahrung enthält deutlich weniger harten Splitt, Sand und Staub als die Nahrung, die sie zuerst zu sich genommen haben.
Durch diesen Vorgang werden die Zähne auch vor dem Abschleifen beim Kauvorgang geschützt. Dies könnte erklären, warum die Zahnkronen von Wiederkäuern weniger ausgeprägt sind als die anderer Pflanzenfresser. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Verfahren der National Academy of Science (PNAS).
Die Forscher fütterten vier Kühe mehrere Tage lang mit Sand vermischtes Grasfutter und nahmen Proben des erbrochenen Futterbreis und des Kots. Anschließend maßen sie den Silikatgehalt jeder Probe. Die Verbindungen aus Sand und Gras wirken aufgrund ihrer Härte besonders abrasiv auf die Zähne. Der Kot enthielt etwa die gleiche Menge an Silikaten wie das mit Sand vermischte Grasfutter, wohingegen das erbrochene Futter deutlich weniger enthielt.
Die einzige Erklärung ist, dass die Silikate im Magen, genauer gesagt im „Pansen“, geblieben sein müssen. Der Pansen ist der größte Magenraum von Wiederkäuern und der Ort, an dem die Nahrung durch Mikroorganismen fermentiert und zersetzt wird.
Da dieses mühsame Kauen teilweise auf im Pansen „gewaschenem“ Nahrungsbrei erfolgt, sind die Zähne von Wiederkäuern weniger abgenutzt als beispielsweise die von Pferden. Letztere kauen ihre Nahrung nach dem Verzehr vollständig, inklusive der Schleifstückchen.
Für die Forscher ist diese Beobachtung sinnvoll, da die Zähne von Wiederkäuern vergleichsweise niedrige Zahnkronen haben. Durch die Verdauung bleiben die Zähne länger funktionsfähig. Dies erklärt die charakteristische Form der Zähne von Wiederkäuern: Es gab keinen evolutionären Druck, mehr Zahnmaterial zu bilden.
„Unsere Forschung erklärt einen grundlegenden, aber wenig erforschten Aspekt der Nahrungsmahlung bei großen Pflanzenfressern, der zum Verständnis der Funktion und Entwicklung der Zähne beiträgt“, erklärt Professor Jürgen Hummel von der Arbeitsgruppe Wiederkäuerernährung der Universität Göttingen.
Neben dem Verständnis der Physiologie der Verdauung ist das Ergebnis auch für die Paläontologie interessant: Zähne sind als Fossilien gut erhalten und liefern oft die wichtigsten Hinweise zur Rekonstruktion früher Pflanzenfresser und ihrer Umgebung.
Mehr Informationen:
Sarah O. Valerio et al.: Der Wiederkäuer-Sortiermechanismus schützt die Zähne vor Schleifmitteln. Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2022). DOI: 10.1073/pnas.2212447119
Gordon D. Sanson, Neubewertung von Annahmen über die Entwicklung der Zähne von Pflanzenfressern, Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2023). DOI: 10.1073/pnas.2219060120