Archaeopteryx-Studie: Moderne Maulmerkmale schon vor 150 Millionen Jahren

Fliegen ist teuer. Wer in der Luft bleiben will, muss darin geübt sein, Nahrung zu finden, sie schnell zu verarbeiten und sie ohne unnötigen Zeit- oder Energieverlust zu schlucken.

Genau deshalb ist eine neue Archaeopteryx-Studie so spannend: Sie argumentiert, dass einige ausgesprochen modern wirkende Merkmale im Vogelschnabel bereits vor rund 150 Millionen Jahren existierten.

Der zentrale Gedanke des Teams ist unkompliziert. Archaeopteryx hatte nicht nur Federn und Flügel – offenbar besass er auch ein Maul, das auf effizientes Fressen ausgelegt war und in mehreren Punkten stark an heutige Vögel erinnert.

Ein Fossil, das mit grosser Sorgfalt untersucht wurde

Grundlage der Untersuchung ist der „Chicago Archaeopteryx“, ein Exemplar im Field Museum. Als das Fossil dort ankam, war es noch nicht vollständig präpariert: Teile steckten weiterhin im Kalkstein. Ein Präparationsteam verbrachte über ein Jahr damit, das Gestein behutsam zu entfernen.

„Der einzige Grund, warum diese Strukturen im Maul von Archaeopteryx überhaupt entdeckt wurden, ist, dass unsere Präparatorinnen und Präparatoren bei der Arbeit an diesem Fossil so ausserordentlich sorgfältig vorgegangen sind“, sagte die Hauptautorin der Studie, Jingmai O’Connor, stellvertretende Kuratorin für fossile Reptilien am Field Museum.

Während der Präparation setzten die Fachleute zudem ultraviolettes Licht ein. In manchen Fällen leuchten Weichteile unter UV, was hilft, empfindliche Details zu erkennen, bevor man sie versehentlich zerstört.

„Das Team hat in intermittierenden Phasen der Fossilpräparation UV-Licht verwendet, um sicherzustellen, dass sie keine Weichteile zerstören“, sagte O’Connor.

„Ausserdem sind einige dieser Weichteile und Knochenfragmente wirklich winzig – sie sind sehr, sehr leicht zu übersehen, wenn man nicht gezielt nach ihnen sucht.“

An einem Punkt bemerkten die Präparatorinnen und Präparatoren im Schädel winzige, leuchtende Punkte. Sie waren klein, sahen ungewöhnlich aus und liessen sich zunächst nicht einordnen.

„Ich erinnere mich, dass sie mich herübergerufen und gesagt haben: ‚Jingmai, wir haben etwas Seltsames gefunden, komm und schau es dir an!‘“, sagte O’Connor. „Sie zeigten mir diese winzigen, leuchtenden Punkte, und ich hatte keine Ahnung, was wir da vor uns hatten.“

„Falsche Zähne“ am Gaumen

Die Punkte passten schliesslich zu etwas, das man von modernen Vögeln kennt: orale Papillen. Es handelt sich nicht um echte Zähne, sondern um kleine, fleischige Erhebungen am Gaumen, die dabei helfen, Nahrung nach hinten zu leiten und sie von der Luftröhre fernzuhalten.

„Stellen Sie sich vor, das Gewebe am Gaumen hätte Reihen über Reihen winziger, fleischiger Kegel – genau das haben Vögel, und es heisst orale Papillen“, erklärte O’Connor.

Sollte das Team recht haben, wäre das bedeutsam: Es wäre das erste Mal, dass orale Papillen bei Archaeopteryx beschrieben werden – und zugleich das erste Mal, dass sie überhaupt in einem Fossil identifiziert wurden.

Es ist die Art von unscheinbarem anatomischem Detail, das leise, aber nachhaltig verändern kann, wie Forschende frühe Vögel erkennen und einordnen.

Ein winziger Knochen mit weitreichender Bedeutung

Ausserdem fanden die Expertinnen und Experten einen schmalen Knochensplitter, den sie als Teil eines Zungenbein-Systems interpretieren. Menschen besitzen keine Zungenbeine, die meisten Vögel hingegen schon.

Solche Knochen geben den Zungenmuskeln bessere Ansatzpunkte. Dadurch wird die Zunge beweglicher und nützlicher, um Nahrung im Maul zu manipulieren.

„Dieser winzig-kleine Knochen ist einer der kleinsten Knochen im Körper, und er zeigt, dass Archaeopteryx eine hochbewegliche Zunge hatte – wie viele Vögel heute“, sagte O’Connor.

Wie wichtig eine bewegliche Zunge ist, fällt oft erst auf, wenn man einem Vogel beim Fressen zusieht. Vögel erledigen im Maul eine Menge feiner „Nahrungsverarbeitung“: Sie verschieben, fixieren und positionieren Bissen neu, um effizient schlucken zu können.

Eine empfindliche Schnabelspitze

CT-Scans zeigten in der Schnabelspitze winzige Kanäle, die wie Spuren von Nerven wirken. Viele heutige Vogelarten besitzen das sogenannte Schnabelspitzenorgan.

Dabei handelt es sich um eine empfindliche, nervenreiche Schnabelspitze, die ihnen hilft, Nahrung oder Oberflächenstrukturen wahrzunehmen – besonders beim Picken, Sondieren oder Wühlen.

Nimmt man all das zusammen – Gaumenpapillen, den Zungenbein-Hinweis und die empfindliche Schnabelspitze –, ergibt sich das Bild eines frühen Vogels, der bereits deutlich in Richtung des hocheffizienten Fressstils ging, von dem moderne Vögel abhängen.

Bedeutung über Archaeopteryx hinaus

Archaeopteryx lebte neben anderen kleinen, gefiederten Dinosauriern, die nahe Verwandte der Vögel waren, aber vermutlich keine echten Flieger. „Vogel“ von „Fast-Vogel“ zu trennen, kann schnell unübersichtlich werden, weil sich die Körper oft stark ähneln.

Genau deshalb sehen die Autorinnen und Autoren die Maulanatomie als neuen Hinweis: Tauchen solche kleinen Merkmale in einem Fossil auf, könnte das ein weiteres Zeichen dafür sein, dass man es mit einem Dinosaurier zu tun hat, der tatsächlich den Schritt in „Vogel-Territorium“ gemacht hat.

„Lange Zeit gab es nur sehr wenige Dinge, von denen wir sagen konnten, dass sie den Übergang von terrestrischen Dinosauriern zu fliegenden Vogel-Dinosauriern wirklich charakterisieren“, merkte O’Connor an.

„Diese merkwürdigen kleinen Merkmale im Maul von Archaeopteryx, die man auch bei lebenden Vögeln findet, geben uns neue Kriterien an die Hand, mit denen wir beurteilen können, ob ein Dinosaurierfossil ein Vogel ist oder nicht.“

So hat der Flug offenbar nicht nur die Flügel umgeformt. Wahrscheinlich hat er das Fressen bereits beim allerersten Bissen mitgeprägt.

„Diese Entdeckungen zeigen einen wirklich klaren Wandel darin, wie Dinosaurier gefressen haben, als sie zu fliegen begannen und die enormen energetischen Anforderungen des Fliegens erfüllen mussten“, sagte O’Connor.

„Vögel haben ein hocheffizientes Verdauungssystem – alles ist darauf verändert, die Effizienz des Fressens und die Kalorienausbeute aus der Nahrung zu maximieren. Und das Verdauungssystem beginnt im Maul.“

Bildnachweis: Ville Sinkkonen