Untersuchung von „Echs-Perten“ der Universität Mainz

Was frisst die Schuppenechse? Der Zahnschmelz verrät es!

Abnutzungspuren im Zahnschmelz von Schuppenechsen zeigen deutliche Unterschiede zwischen Fleisch- und Pflanzenfressern. Sie ermöglichen sogar feinere Unterscheidungen, etwa in Algen-, Frucht- oder Weichtierfresser. Zu diesen Ergebnissen ist ein Forschungsteam unter Leitung von Wissenschaftlern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz gekommen.

Mikroskopische Aufnahmen des Zahnschmelzes von Schuppenechsen, hier beispielhaft einer Bartagame, geben Aufschluss über deren Ernährungsgewohnheiten. Links die Zähne eines Muschel- und Schneckenfressers, eines Nilwarans, mit rauer Schmelzoberfläche. Rechts die deutlich schwächer gefurchte Schmelzoberfläche eines Allesfressers, eines Goldteju. Daniela E. Winkler, Michelle Aimée Oesch

Anhand hochaufgelöster mikroskopischer Aufnahmen der Zahnschmelzoberfläche von Schuppenechsen lässt sich der Untersuchung zufolge erkennen, wovon sich die Tiere ernährt haben. Geforscht wurde dazu unter der Leitung von Wissenschaftlern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Zu den untersuchten Echsen zählen unter anderen Leguane, Warane, Eidechsen und Brückenechsen.

Als bahnbrechend gilt dabei die Erkenntnis, dass die Abnutzungspuren im Zahnschmelz nicht nur deutliche Unterschiede zwischen Fleisch- und Pflanzenfressern ermöglichen, sondern auch feinere Unterscheidungen in Algen-, Frucht- oder Weichtierfresser. Laut den „Echs-Perten“ war es bisher schwierig, solche Unterscheidungen der Ernährungsweise – insbesondere bei ausgestorbenen Arten – allein aufgrund von Zahn- oder Skelettfunden vorzunehmen. Grund: Die Zahnform unterscheidet sich bei vielen Reptilien kaum.

Entscheidend sind die Furchen im Zahnschmelz

Wie die Forscher in der Fachzeitschrift Proceedings of the Royal Society B (Biologie) berichten, untersuchten sie Oberkieferzähne von 77 präparierten Echsen aus freier Wildbahn, die zu 23 noch existierenden Arten gehören und aus naturkundlichen Museen stammen. Zum Teil legten die Wissenschaftler Kieferstücke mit Zähnen direkt unter ein konfokales Mikroskop, teils nahmen sie Silikonabdrücke von den Zähnen und machten von den Abdrücken dann Aufnahmen.

Anschließend erstellten sie 3-D-Oberflächenmodelle der Zähne und werteten diese nach 46 verschiedenen Merkmalen aus, etwa nach der Anzahl der Furchen im Zahnschmelz und deren mittlerer Tiefe. Dadurch fanden sie heraus, dass sich die Tiere aufgrund der Abnutzungspuren in verschiedene Ernährungskategorien eingruppieren lassen. Beispielsweise wies der Zahnschmelz der Fleischfresser nur wenige und flache Furchen auf, wohingegen der Zahnschmelz der Fruchtfresser sehr stark gefurcht ist.

„Diese Methode wurde an Säugetieren entwickelt. Wir haben sie nun erstmals an Reptilien angewendet und gezeigt, dass sie auch hier funktioniert“, erklärt die Leiterin der Studie, Dr. Daniela Winkler, vom Institut für Geowissenschaften der JGU. Damit sei nicht unbedingt zu rechnen gewesen: „Reptilien kauen kaum. Meistens beißen sie nur ab und schlucken direkt. Deshalb konnten wir nicht unbedingt davon ausgehen, aussagekräftige Spuren zu finden“, erklärt die Biologin.

„Ein Schlüsselereignis der Evolution“

Beispiele für mikroskopische 3-D-Aufnahmen des Zahnschmelzes aller untersuchten Ernährungstypen. Von oben links nach unten rechts: Grüner Leguan, Galapagos-Meerechse, Kanareneidechse, Bartagame, junger Nilwaran, Bindenwaran, Krustenechse, adulter Nilwaran | Daniela E. Winkler

Die Forschergruppe hofft nun, die Methode erfolgreich an den Zähnen von Dinosauriern und Synapsiden anwenden zu können, die eher den Zähnen von Schuppenechsen als denen von Säugetieren ähneln, und damit den Ursprung der Pflanzenfresser unter den landlebenden Wirbeltieren zu finden.

Synapsiden sind säugetierähnliche Reptilien, die bereits vor rund 310 Millionen Jahren und damit 70 Millionen Jahre früher als Dinosaurier auf der Erde lebten. Einige von ihnen entwickelten sich von Fleisch- zu Pflanzenfressern. „Das war ein Schlüsselereignis der Evolution“, sagt Winkler. „Unser großes Ziel ist herauszufinden, wann und bei welchen Arten das genau passierte.“

Beteiligt an der Studie waren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der JGU, des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und des Centrums für Naturkunde der Universität Hamburg. Die Studie fand im Rahmen des Forschungsprojekts „Vertebrate Herbivory“ von Prof. Dr. Thomas Tütken vom Institut für Geowissenschaften der JGU statt, das vom Europäischen Forschungsrat (ERC) mit einem sogenannten Consolidator Grant gefördert wird.

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