Knochensplitter

Vogelhirn-Studie Die Entzauberung des Archaeopteryx

Nicht einmalig: Das Hirn des Archaeopteryx Fotos
Todd Marshall

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Was macht einen Vogel aus? Federn hatten viele Dinosaurier, beim berühmten Urvogel Archaeopteryx glaubte man zudem, ein vogelähnliches Gehirn erkennen zu können. Stimmt, zeigt nun eine neue Studie - aber auch das war bei Sauriern nichts Besonderes.

Als 1861 im Gemeindesteinbruch Solnhofen zunächst eine versteinerte Feder und bald darauf das fossilisierte Skelett eines seltsamen Tieres gefunden wurde, war das eine Weltsensation: Archaeopteryx, die "alte Feder", war ein Tier, das an ein Mosaik erinnerte. Ein Wesen aus einer Zwischenzeit, das die Theorien der 1859 von Charles Darwin veröffentlichten Evolutionslehre eindrucksvoll stützte. Es war, als sei sein Körper aus Bauteilen von Sauriern und Vögeln zusammengesetzt worden. Ein Vogel? Ein Reptil? Ein Vogelreptil?

Archaeopteryx wurde zu einer Ikone der Paläontologie, zum prototypischen "Missing Link". Inzwischen spricht man freilich lieber vom Bindeglied: Flöge er heute, sähe man im ersten Augenblick wohl einen Vogel. Vielleicht fielen dann die Klauen an den Flügeln auf, sicher aber der lange Schwanz und das mit spitzen Zähnen bewehrte Maul. Kein Zweifel, Archaeopteryx war der "Urvogel", hatte eine Sonderstellung inne. Schon Darwin hatte darüber spekuliert, dass sich Vögel aus Reptilien entwickelten. Archaeopteryx markierte scheinbar diesen Zwischenzustand - "weiter" entwickelt als ein Reptil, aber noch nicht ganz Vogel.

Wir wissen heute, dass Vögel nichts anderes sind als die Nachfahren der letzten überlebenden Dinosaurier. Sie gingen in der Kreidezeit aus einer Gruppe von Theropoden hervor, die so einige Merkmale mit ihnen teilten.

Je mehr man in den letzten Jahren jedoch über die Dinosauriergruppe der Maniraptora herausfand, der auch Archaeopteryx zugeordnet wird, desto klarer zeichnet sich ab: Viele Merkmale, die man bisher als vogeltypisch verbuchte, waren auch schon typisch für die Maniraptoren. Mit anderen Worten: Die Übergänge waren fließender, die Gemeinsamkeiten reichten weiter zurück als bisher gedacht. Stück um Stück wurde Archaeopteryx entzaubert.

Die Studie "Evolutionary origins of the avian brain" (doi:10.1038/nature12424), die Amy M. Balanoff und ihre Co-Autoren in der aktuellen Ausgabe des Fachblatts "Nature" vorstellen, sägt nun weiter an der Sonderstellung des Urvogels.

Was ist vogelähnlich?

Auf der Suche nach den evolutionären Wurzeln des Vogelgehirns analysierten Balanoff und ihre Co-Autoren CT-Scans der Schädel von Fossilien und lebenden Arten, verglichen Saurier, Ur- und heutige Vögel. Was sie fanden, waren mehr Ähnlichkeiten als vermutet.

Die Theropoden, zu denen zweibeinig laufende Saurier vom Baumuster Oviraptor bis T-Rex gehörten, hatten Hohlknochen wie Vögel, einen "Wunschknochen", wie wir ihn von unserem Grillhähnchen her kennen, und - wir wir inzwischen wissen - oft auch ein Gefieder. Und vor allem die Maniraptoren, aus denen sowohl die Vögel als auch die Deinonychosauria hervorgingen, zeichneten sich der Balanoff-Studie zufolge zudem durch ein vogelähnliches Gehirn aus.

Damit ist sowohl das Verhältnis Gehirnvolumen zu Körpermasse gemeint als auch die Proportionen verschiedener Teile des Gehirns. Da fällt bei Vögeln besonders die ausgeprägte Volumenvergrößerung des Vorderhirns auf - ähnlich wie bei Säugetieren. Dieses große Vorderhirn brauchen Vögel, weil die komplexen Sinneserfahrungen und Koordinationsaufgaben, die mit dem Flug verbunden sind, eben hohe Anforderungen ans Oberstübchen stellen.

Maniraptoren waren, wie die aktuelle Studie nun zeigt, mit einem Gehirn ausgestattet, das dem der Vögel offenbar noch ähnlicher war als bisher gedacht. Beim Vergleich von Hirnvolumina im Verhältnis zu Körpermassen erreichten viele Maniraptoren vogelähnliche Werte - hatten also im Verhältnis zur Körpermasse ungewöhnlich große Gehirne. Ähnlich scheint auch der Aufbau und die Proportionierung verschiedener Hirnareale gewesen zu sein.

Einige Maniraptoren entpuppten sich dabei sogar als näher an den Werten der Vögel als der berühmte Archaeopteryx - das verweist das vermeintliche Bindeglied quasi in die zweite Reihe. Viele Forscher sehen ihn schon seit einigen Jahren näher bei den Deinonychosauriern als bei den Vögeln. Der neue Befund stützt dies.

Erst kam das Hirn, dann der Flug

Bisher hat man die Besonderheiten des Vogelhirns direkt mit der Flugfähigkeit in Verbindung gebracht. Jetzt zeigt sich, dass diese in ihren Ansätzen ausgeprägt waren, bevor Maniraptoren und Vögel die Fähigkeit zum Flug entwickelten. Denn nicht nur Vögel hoben schließlich ab - das galt auch für einige Maniraptoren wie etwa den 2003 von Xu Xing erstmals beschriebenen Microraptor gui oder den Anchiornis huxleyi, den man erst 2010 als fliegendes Tier erkannte.

Diese Maniraptoren, die zwar zu den Verwandten, aber nicht zu den direkten Vorfahren der Vögel zählen, flogen nicht mit zwei, sondern mit vier Flügeln. Bei Microraptor und einigen anderen gefiederten Theropoden der Zeit waren sowohl Arme als auch Beine mit flugfähigen Konturfedern ausgestattet. Und mit ihrem Gehirn stand ihnen eine hinreichend hochgerüstete Steuerzentrale zur Verfügung, um die Komplexitäten des aktiven Fluges zu meistern.

Theoretisch zumindest, denn "Schädelvolumina allein erzählen natürlich nicht die ganze Geschichte", wie Balanoff und ihre Co-Autoren zugestehen. Was ihre Studie aber zeigt: Die Besonderheiten des Vogelhirns waren typisch für eine ganze Gruppe von Theropoden. Das rückt die Vögel wieder einmal näher heran an ihre Vorfahren, die Dinosaurier. Und es zeigt, dass Archaeopteryx ein gutes Stück normaler war, als man lange dachte.

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Zum Autor
  • Frank Patalong ist seit 1999 bei SPIEGEL ONLINE, bis 2011 als Leiter des Ressorts Netzwelt. Fossilien seiner Arbeit finden sich aber auch in den Archiven der Wissenschaft, Kultur, Politik und anderer Ressorts, denen er heute als Autor zuarbeitet. An der Paläontologie fasziniert ihn, wie sie über den Umweg der Popkultur Interesse an wissenschaftlichen Themen weckt und wach hält.
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