Wie kann man sein Gehirn kühlen? Diese warmblütigen Tiere benutzen ihre Nase

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Seishiro Tada und Takanobu Tsuihiji von der Universität Tokio zeigt, dass die lebenden warmblütigen Nachkommen der Theropoden-Dinosaurier, unterstützt durch größere Nasenhöhlen, ein besseres Nasenkühlsystem entwickelten als kaltblütige Tiere. Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Offene Wissenschaft der Royal Societyliefert Hinweise auf die Entwicklung der Nasenkühlung bei warmblütigen Tieren von ihren Theropoden-Dinosaurier-Vorfahren.

Endotherme oder warmblütige Tiere halten ihre hohe Körpertemperatur durch interne Wärmequellen aufrecht. Vögel, Menschen und andere Säugetiere sind Endothermen. Aber Ektothermen oder wechselwarme Tiere wie Reptilien nutzen externe Wärmequellen, um sich warm zu halten. Menschen suchen an heißen Sommertagen nach einer Klimaanlage oder einem kalten Getränk, um sich abzukühlen. Wie verhindern andere Tiere, dass ihr hitzeempfindliches Gehirn überhitzt oder brennt? Die Antwort könnte in ihrer Nase liegen.

Bei Endothermen wie Vögeln, Säugetieren und Ihnen schnuppert die Nase nicht nur Gerüche und Gestank, sondern unterstützt auch den Wärmeaustausch dank der kleinen wellenförmigen, schneckenförmigen Strukturen, die Atemmuscheln genannt werden und aus Knochen- und Knorpelgewebe bestehen. Sie können helfen, die eingeatmete Luft zu befeuchten und Wärme aus dem zirkulierenden Blut auszutauschen, was das Gehirn kühlen kann.

Eine frühere Studie zeigte, dass die Größe der Nasenhöhle bei Ektothermen und Endothermen mit der Körpergröße korreliert. „Aber seine physiologische Rolle war umstritten“, sagte Seishiro Tada, ein Doktorand an der Universität Tokio. Hilft eine große Nasenhöhle dabei, die Ganzkörpertemperatur durch die Blutzirkulation aufrechtzuerhalten oder einfach nur die großen Gehirne von Endothermen zu kühlen? Wenn es darum geht, ihr Gehirn zu kühlen, haben Endothermen mit größeren Gehirnen möglicherweise größere Nasenhöhlen und eine effiziente Kühlung, die durch Nasenmuscheln unterstützt wird. Um dies zu testen, wollten die Forscher die primäre Rolle der Nasenmuscheln und die physiologische Funktion der Nasenhöhle von Nicht-Vogel-Dinosauriern und ihren lebenden Nachkommen klären.

Das Team untersuchte die Kopfproben von 51 heutigen Endothermen und Ektothermen sowie einen Schädel eines Theropoden-Dinosauriers namens Velociraptor mongoliensis mithilfe von Computertomographie oder CT-Scans und stellte ihre Nasenstrukturen nach. Sie fanden heraus, dass Endothermen im Vergleich zu Ektothermen gut entwickelte Nasenmuscheln und eine relativ größere Nasenhöhle für ihre Kopfgröße haben – und nicht für ihre Körpergröße, wie bisher angenommen. Das bedeutet, dass die große Nasenhöhle hilft, ihr Gehirn zu kühlen.

Die Forscher fanden auch heraus, dass der nicht fliegende theropode Dinosaurier Velociraptor mongoliensis eine kleinere Nasenhöhle hatte und daher die Temperatur nicht so effizient regulieren konnte wie seine heutigen Nachkommen, Vögel, was auf ein relativ weniger entwickeltes Gehirn hinweist, das keine effiziente Kühlung benötigte. Vielleicht benutzten sie andere Methoden, um ihr heißes Gehirn zu kühlen; es ist immer noch ein Rätsel. Das nasale Kühlsystem hat sich möglicherweise parallel zu Veränderungen in ihrer Schädelstruktur entwickelt, die wir jetzt in modernen Endothermen sehen.

Tada war angenehm überrascht von „dem möglichen Szenario der Schädelentwicklung, das in der Dinosaurier-Vogel-Linie zu sehen war, hatte noch nie jemand zuvor bemerkt“. Er bemerkte: „Unsere Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Nase für die Ableitung der Physiologie fossiler Formen wie Dinosaurier und ermöglichen es uns, die Entwicklung der drastischen Schädelmodifikation von den nicht fliegenden theropoden Dinosauriern bis zu modernen Vögeln aus einem neuen Blickwinkel zu untersuchen.“