Studie der Universitäten Zürich und Chicago

Urzeit-Hai konnte liegende Zahnreihen aufstellen

Manche, wenn nicht sogar alle Haie, die vor 300 bis 400 Millionen Jahren lebten, klappten ihre Kiefer nicht nur nach unten, sondern drehten sie zugleich nach außen und konnten beim Beutefang so ihre größten, schärfsten und nach innen gerichteten Zähne optimal einsetzen.

Haizähne wachsen in mehreren Reihen kontinuierlich nach und sind bereits bei leicht geöffnetem Maul gut erkennbar. Das war nicht immer so. Bei den Vorfahren heutiger Knorpelfische, zu denen neben Haien auch Rochen und Chimären gehören, verlief der Zahnwechsel deutlich langsamer. Im geschlossenem Maul standen die älteren, kleineren und bereits abgenutzten Zähne senkrecht auf dem Kiefer, während die neueren, größeren Zähne in Richtung Zunge wiesen und so meist gut versteckt waren.

Untersucht wurde ein 370 Millionen Jahre alter Knorpelfisch aus Marokko

Die Beschaffenheit und Funktionsweise dieser eigentümlichen Kieferkonstruktion haben Paläontologinnen und Paläontologen der Universität Zürich zusammen mit Forschenden der Universität Chicago und dem Naturalis Biodiversity Center in Leiden anhand eines 370 Millionen Jahre alten Knorpelfischs aus Marokko untersucht. Mittels Computertomografie konnten sie den Kiefer nicht nur rekonstruieren, sondern auch dreidimensional ausdrucken. Dies ermöglichte ihnen, seine Funktionsweise nachzustellen und zu testen.

Dabei stellte sich heraus, dass die beiden Unterkiefer-Seiten anders als beim Menschen nicht in der Mitte verschmolzen sind. Dies ermöglichte es den Tieren, die Kieferhälften nicht nur nach unten zu klappen, sondern sie zugleich automatisch auch nach außen zu drehen.

„Durch diese Drehung stellen sich die jüngeren, größeren und spitzeren Zähne auf, die normalerweise ins Innere des Maules zeigten. So konnte die Beute besser aufgespießt werden”, erläutert Erstautorin Linda Frey. „Mit der Innendrehung beim Schließen der Kiefer ziehen die Zähne den Fang dann gleich ein Stück weit ins Maul hinein.”

So ein Kiefergelenk war verbreitet im Erdaltertum

Dies hatte nicht nur den Vorteil, dass die größeren, nach innen gerichteten Zähne gebraucht werden konnten. Es ermöglichte auch das sogenannte Saugschnappen. Frey: „In Kombination mit der Auswärtsbewegung bewirkte das Öffnen der Kiefer einen Wasserstrom nach innen, das Schließen einen mechanischen Zug, um die Beute gleichzeitig sicher festzuhalten und ruhigzustellen.”

Weil knorpelige Skelette kaum mineralisiert und als Fossilien meist nicht so gut räumlich erhalten sind, blieb diese Kieferkonstruktion über lange Zeit unerkannt. „Das von uns beschriebene, hervorragend erhaltene Fossil ist eine Ausnahmeerscheinung”, betont der Paläontologe Christian Klug aus Zürich.

Er und sein Team gehen davon aus, dass der von ihnen untersuchte Kiefergelenkstyp im Erdaltertum eine wichtige Rolle gespielt hatte. Mit einem schnelleren Zahnwechsel ging er im Laufe der Evolution jedoch verloren und wurde durch die oft eigenartig konstruierten und komplexeren Kiefer moderner Haie und Rochen ersetzt.

Frey, L., Coates, M.I., Tietjen, K. et al. A symmoriiform from the Late Devonian of Morocco demonstrates a derived jaw function in ancient chondrichthyans. Commun Biol 3, 681 (2020). https://doi.org/10.1038/s42003-020-01394-2

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