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Wie Wissenschaftler das Gehirn eines längst ausgestorbenen Tieres rekonstruierten

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Im Jahr 1936 starb ein Tier namens Benjamin vernachlässigt und allein in einem australischen Zoo, und eine verwirrende Spezies fand ihr Ende.

Neben einem längeren Schwanz und Streifen auf seinem pelzigen Körper ähnelte Benjamin in vielerlei Hinsicht einem Hund. Aber er war kein Hund. Er war ein Beuteltier namens Thylacine, das letzte bekannte Mitglied seiner Art auf der Erde. Obwohl die Thylacine jetzt seit 80 Jahren ausgestorben ist, hat das Enthusiasten nicht davon abgehalten, zu suchen; Ted Turner bot einmal eine Belohnung von 100.000 US-Dollar für den Nachweis eines lebenden Thylacins an.

"Viele Menschen sind einfach fasziniert von dieser Kreatur", sagt Greg Berns, Neurowissenschaftler an der Emory University.

Aber selbst wenn Menschen niemals ein anderes lebendes Thylacine sehen werden, heißt das nicht, dass wir nicht in ihre Köpfe eindringen können. Dank der anhaltenden Faszination für diese Kreaturen und neuen Techniken in der Bildgebung des Gehirns hat Berns nun rekonstruiert, wie dieses Tier wahrscheinlich gedacht hat.

Berns hat den größten Teil seiner Karriere damit verbracht, Hundekognition zu studieren. Er hat Hunde darauf trainiert, wach und ungehemmt in MRT-Geräten zu sitzen, um ihre neuronalen Muster zu untersuchen, wenn sie auf Befehle oder Futter reagieren. Vor ungefähr drei Jahren stieß er auf die Thylacine und war fasziniert davon, wie hundeartig die Tiere aussahen, obwohl sie einen völlig anderen evolutionären Hintergrund hatten. Sein ähnliches Aussehen wie bei anderen Säugetieren inspirierte seine beiden Hauptkurznamen: der Tasmanische Tiger und der Tasmanische Wolf.

Der Thylacine ist ein wahrscheinliches Beispiel für konvergente Evolution, die Version der Natur der unabhängigen Erfindung, sagt Berns. Auf dem australischen Festland und später auf der nahe gelegenen Insel Tasmanien war der Thylacine ein Raubtier der Spitzenklasse und entwickelte daher Merkmale, die ihm bei der Jagd halfen. Diese Eigenschaften, einschließlich einer langen Schnauze, großen Ohren, scharfen Zähnen und einem glatten Körper. Wölfe, ein weiteres Raubtier der Apex, entwickelten später dieselben Eigenschaften separat.

Vor etwa 2.000 Jahren wurde der Thylacine auf dem australischen Festland wahrscheinlich von einheimischen Menschen gejagt und von Dingos (Wildhunden) konkurriert. Als die Europäer in Australien ankamen, wurde das Beuteltier nur in Tasmanien und nicht in großer Zahl gefunden. Die Thylacine wurde als solches Ärgernis und Risiko für die Viehzüchter angesehen, dass die Regierung sogar Kopfgelder für die Jäger zahlte, um sie zu töten. Die Konkurrenz nicht einheimischer Wildhunde und die von ihnen verursachten Krankheiten sowie die Zerstörung des Lebensraums dürften ebenfalls zu ihrem Untergang beigetragen haben.

Als die Thylacine-Sichtungen seltener wurden, begannen die Behörden, über den Schutz der Arten nachzudenken. Im Juli 1936 erklärte die tasmanische Regierung das Thylacine zur geschützten Art, aber es war zu spät: Zwei Monate später starb die Art aus.

Berns war wie viele andere von der Thylacine und ihren seltsam hundeartigen Gesichtszügen angezogen. Um einen Blick darauf zu werfen, machte er zuerst ein in Formaldehyd konserviertes Thylacin-Gehirn an der Smithsonian Institution ausfindig. Zu diesem Gehirn, das einem männlichen Tiger aus Tasmanien gehörte, der bis zu seinem Tod im Jahr 1905 im National Zoo lebte, gesellte sich laut einer Studie, die gestern in der Zeitschrift PLOS One veröffentlicht wurde, ein weiteres Gehirn aus Sydneys australischem Museum.

Berns verwendete MRT-Scans und eine relativ neue Technik namens Diffusionstensor-Bildgebung, die die Bereiche der "weißen Substanz" des Gehirns abbildet - das Gewebe, das Nervensignale zu und von Neuronen in verschiedenen Teilen des Gehirns transportiert. Zum Vergleich führte er dieselben Scans an zwei konservierten Gehirnen tasmanischer Teufel durch, dem nächsten lebenden Verwandten des Thylacine.

Tasmanischer Teufel Der Tasmanische Teufel ist derjenige, der am nächsten am Thylacin lebt, aber er steht am Rande des Aussterbens aufgrund von Lebensraumverlust und Krankheit. (Wayne McLean / Wikimedia)

Im Vergleich zu seinen teuflischen Verwandten, sagt Berns, hatte der Thylacine einen größeren und komplexeren Frontallappen. Dies würde den Tieren einen Einblick in die komplexe Planung ermöglichen, die für ein Apex-Raubtier notwendig wäre, das ständig nach seinem Futter suchen muss. Dies steht im Gegensatz zum Tasmanischen Teufel, sagt Berns, der normalerweise seine Mahlzeiten frisst und nicht unbedingt die gleichen Planungs- und Jagdfähigkeiten benötigt.

"Als die Thylacines noch lebten, wurden sie als dumme Tiere abgetan", sagt Berns. "[Diese Ergebnisse] würden etwas anderes vorschlagen."

Wie der Rest des Körpers eines Tieres entwickelt sich das Gehirn nach Bedarf, um eine bestimmte Umweltlücke zu füllen, sagt Berns. Wie genau dieser Prozess außerhalb von Primaten und Labortieren abläuft, ist jedoch weitgehend unbekannt. "Eines der Dinge, von denen ich hoffe, dass es daraus resultiert, ist ein besseres Verständnis der Beziehung eines Tieres zwischen seiner Umgebung und seinem Gehirn", sagt er. "Nicht viele Menschen studieren das Gehirn wilder Tiere."

Um dem abzuhelfen, startete Berns vor zwei Monaten in Zusammenarbeit mit Kenneth Ashwell, einem Neurowissenschaftler an der Universität von New South Wales, ein Projekt namens "Brain Ark". Letztendlich möchte die Arche ein digitales Archiv von Tierhirnscans erstellen, das Wissenschaftler von jedem Ort der Welt aus untersuchen können. Bisher hat er ungefähr ein Dutzend Gehirne gescannt, sagt er.

Ashwell ist besonders daran interessiert zu sehen, wie der neuronale Evolutionsbaum mit mehr Daten von anderen lebenden und ausgestorbenen Arten kartiert werden kann. Scans, die sein Team von Australiens Echidna mit kurzem Schnabel durchgeführt hat, zeigen eine ähnliche neuronale Architektur wie das Thylacine, was bedeutet, dass sich die Gehirnkreise dieser beiden Tiere vor mehr als 200 Millionen Jahren zu einem gemeinsamen Vorfahren entwickelt haben könnten. Er hofft auch, dass weitere Scans den Wissenschaftlern helfen könnten, mehr über das schlecht verstandene Sozialverhalten des Thylacine und dessen Vergleich zu lebenden Beuteltieren zu erfahren.

Aber die Erkenntnisse, die diese Scans liefern könnten, gehen über seltene und faszinierende, lange tote Tiere hinaus. Leah Krubitzer, eine Evolutionsneurobiologin an der University of California in Davis, die nicht an der Studie beteiligt war, sagt, dass ähnliche Studien zu Lebewesen, Ausgestorbenen und Arten es Wissenschaftlern ermöglichen werden, nicht nur die Entwicklung des tierischen Gehirns zu untersuchen, sondern auch neue Erkenntnisse zu gewinnen darüber, wie sich das menschliche Gehirn entwickelt hat und was es so einzigartig macht.

"Ich kann mir keine bessere Sache vorstellen, die finanziert werden könnte", sagt Krubitzer. "Dies ist Teil unserer eigenen Geschichte."

Korrektur, 23. Januar 2017: In diesem Artikel wurde zunächst festgestellt, dass Benjamin ein Beuteltier, aber kein Säugetier war. Beuteltiere sind Säugetiere, die in der Regel geboren werden, bevor sie vollständig entwickelt sind, und sich im Beutel ihrer Mutter weiterentwickeln.

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