Wie der „Beuteltier-Säbelzahn“ Thylacosmilus seine Welt sah

Eine neue Studie untersucht, wie ein ausgestorbener, fleischfressender Beuteltier-Verwandter mit Eckzähnen, die so groß sind, dass sie sich über die Oberseite seines Schädels erstrecken, effektiv jagen konnte, obwohl er weit auseinander stehende Augen hat, wie eine Kuh oder ein Pferd. Die Schädel von Fleischfressern haben normalerweise nach vorne gerichtete Augenhöhlen oder Umlaufbahnen, die das stereoskopische (3D) Sehen ermöglichen, eine nützliche Anpassung, um die Position der Beute vor dem Sprung zu beurteilen. Wissenschaftler des American Museum of Natural History und des Instituto Argentino de Nivología, Glaciología, y Ciencias Ambientales in Mendoza, Argentinien, untersuchten, ob das „Beuteltier Säbelzahn“ Thylacosmilus atrox überhaupt in 3D sehen konnte. Ihre Ergebnisse sind heute veröffentlicht im Tagebuch Kommunikationsbiologie.

Im Volksmund bekannt als „Beuteltier- (oder Metatherianer-) Säbelzahn“, weil seine außergewöhnlich großen oberen Eckzähne an die des berühmteren Plazenta-Säbelzahns erinnern, der sich in Nordamerika entwickelt hat, Thylakosmilus lebte bis zu seinem Aussterben vor etwa 3 Millionen Jahren in Südamerika. Es war ein Mitglied von Sparassodonta, einer Gruppe stark fleischfressender Säugetiere, die mit lebenden Beuteltieren verwandt sind. Obwohl Sparassodont-Arten sich in ihrer Größe erheblich unterschieden –Thylakosmilus möglicherweise bis zu 100 Kilogramm (220 Pfund) gewogen – die große Mehrheit ähnelte Fleischfressern der Plazenta wie Katzen und Hunden, da sie nach vorne gerichtete Augen und vermutlich eine vollständige 3D-Sicht hatten. Im Gegensatz dazu sind die Umlaufbahnen von Thylakosmilus, ein vermeintlicher Hyperkarnivore – ein Tier, dessen Nahrung schätzungsweise zu mindestens 70 Prozent aus Fleisch besteht – wurden wie die eines Huftiers positioniert, mit meist seitlich ausgerichteten Umlaufbahnen. In dieser Situation überlappen sich die Gesichtsfelder nicht ausreichend, damit das Gehirn sie in 3D integrieren kann. Warum sollte ein Hyperkarnivore eine so eigenartige Anpassung entwickeln? Ein Forscherteam aus Argentinien und den Vereinigten Staaten machte sich auf die Suche nach einer Erklärung.

„Man kann die Schädelorganisation nicht verstehen Thylakosmilus ohne zuerst diese riesigen Eckzähne zu konfrontieren“, sagte Hauptautorin Charlène Gaillard, Doktorandin am Instituto Argentino de Nivología, Glaciología, y Ciencias Ambientales (INAGLIA). „Sie waren nicht nur groß; Sie wuchsen ständig, in einem solchen Ausmaß, dass die Wurzeln der Eckzähne bis über ihre Schädel reichten. Das hatte unter anderem Folgen, dass in der üblichen Fleischfresserposition auf der Vorderseite des Gesichts kein Platz für die Augenhöhlen vorhanden war.“

Gaillard verwendete CT-Scans und virtuelle 3D-Rekonstruktionen, um die orbitale Organisation bei einer Reihe fossiler und moderner Säugetiere zu beurteilen. Sie konnte feststellen, wie das visuelle System von Thylakosmilus verglichen mit denen bei anderen Fleischfressern oder anderen Säugetieren im Allgemeinen. Obwohl bei einigen modernen Fleischfressern eine geringe orbitale Konvergenz auftritt, Thylakosmilus war in dieser Hinsicht extrem: Es hatte einen orbitalen Konvergenzwert von nur 35 Grad, verglichen mit dem eines typischen Raubtiers wie einer Katze von etwa 65 Grad.

Gutes stereoskopisches Sehen hängt jedoch auch vom Grad der Frontation ab, der ein Maß dafür ist, wie sich die Augäpfel innerhalb der Augenhöhlen befinden. „Thylakosmilus konnte es kompensieren, dass seine Augen seitlich am Kopf lagen, indem er seine Augenhöhlen etwas nach außen streckte und sie fast vertikal ausrichtete, um die Gesichtsfeldüberlappung so weit wie möglich zu erhöhen“, sagte Co-Autorin Analia M. Forasiepi, ebenfalls in INAGLIA und ein Forscher bei CONICET, der argentinischen Wissenschafts- und Forschungsagentur. „Obwohl seine Umlaufbahnen für 3D-Sehen nicht günstig positioniert waren, konnte es etwa 70 Prozent der Gesichtsfeldüberlappung erreichen – offensichtlich genug, um es zu einem erfolgreichen aktiven Raubtier zu machen.“

„Kompensation scheint der Schlüssel zu sein, um zu verstehen, wie der Schädel von Thylakosmilus wurde zusammengestellt“, sagte Co-Autor der Studie, Ross DE MacPhee, leitender Kurator am American Museum of Natural History Gesicht, was zu dem Ergebnis führt, das wir in den Schädeln von Erwachsenen sehen. Die ungerade Ausrichtung der Bahnen in Thylakosmilus stellt tatsächlich einen morphologischen Kompromiss dar zwischen der primären Funktion des Schädels, das Gehirn und die Sinnesorgane zu halten und zu schützen, und einer für diese Art einzigartigen Nebenfunktion, die genügend Raum für die Entwicklung der riesigen Eckzähne bieten sollte.

Die seitliche Verschiebung der Augenhöhlen war nicht die einzige kraniale Modifikation Thylakosmilus entwickelt, um seine Eckzähne aufzunehmen und gleichzeitig andere Funktionen beizubehalten. Die Platzierung der Augen an der Seite des Schädels bringt sie in die Nähe der temporalen Kaumuskulatur, was zu einer Verformung während des Essens führen kann. Um dies zu kontrollieren, haben einige Säugetiere, einschließlich Primaten, eine knöcherne Struktur entwickelt, die die Augenhöhlen von der Seite verschließt. Thylakosmilus tat dasselbe – ein weiteres Beispiel für Konvergenz zwischen nicht verwandten Arten.

Dies lässt eine letzte Frage offen: Welchem ​​Zweck hätte es gedient, riesige, ständig wachsende Zähne zu entwickeln, die eine Umgestaltung des gesamten Schädels erforderten?

„Es könnte die Raubtierhaltung auf unbekannte Weise erleichtert haben“, sagte Gaillard, „aber wenn dem so ist, warum hat kein anderer Sparassodont – oder überhaupt irgendein anderer Fleischfresser von Säugetieren – die gleiche Anpassung konvergent entwickelt? Thylakosmilus nutzten sich nicht ab, wie die Schneidezähne von Nagetieren. Stattdessen scheinen sie einfach an der Wurzel weiter gewachsen zu sein und sich schließlich fast bis zur Rückseite des Schädels zu erstrecken.

Forasiepi unterstrich diesen Punkt mit den Worten: „In der Evolutionsbiologie nach eindeutigen adaptiven Erklärungen zu suchen, macht Spaß, ist aber weitgehend sinnlos. Eines ist klar: Thylakosmilus war keine Laune der Natur, aber zu seiner Zeit und an seinem Ort gelang es ihm, anscheinend ziemlich bewundernswert, als Raubtier aus dem Hinterhalt zu überleben. Wir können es als Anomalie betrachten, weil es nicht in unsere vorgefassten Kategorien passt, wie ein richtiger Säugetier-Fleischfresser aussehen sollte, aber die Evolution macht ihre eigenen Regeln.