Der prähistorische Hai versteckte seine größten und schärfsten Zähne.

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Einige, wenn nicht sogar alle frühen Haie, die vor 300 bis 400 Millionen Jahren lebten, ließen nicht nur ihre Unterkiefer nach unten fallen, sondern drehten sie beim Öffnen des Mauls nach außen. Dies ermöglichte es ihnen, beim Beutefang das Beste aus ihren größten, schärfsten und nach innen gerichteten Zähnen zu machen, wie Paläontologen der Universitäten Zürich und Chicago jetzt mittels CT-Scannen und 3D-Drucken gezeigt haben.

Viele moderne Haie haben reihenweise beeindruckend scharfe Zähne, die ständig nachwachsen und leicht zu erkennen sind, wenn das Maul nur leicht geöffnet ist. Doch dies war nicht immer der Fall. Die Zähne in den Vorfahren der heutigen Knorpelfische (Chondrichthyan), zu denen Haie, Rochen und Schimären gehören, wurden langsamer ersetzt. Bei geschlossenem Maul standen die älteren, kleineren und abgenutzten Zähne der Haie aufrecht auf dem Kiefer, während die jüngeren und grösseren Zähne zur Zunge zeigten und somit bei geschlossenem Maul unsichtbar waren.

Kieferrekonstruktion dank Computertomographie

Paläontologen der Universität Zürich, der Universität Chicago und des Biodiversitätszentrums Naturalis in Leiden (Niederlande) haben nun die Struktur und Funktion dieser eigentümlichen Kieferkonstruktion anhand eines 370 Millionen Jahre alten Chondrichthyans aus Marokko untersucht. Mit Hilfe von Computertomographie-Scans konnten die Forscher den Kiefer nicht nur rekonstruieren, sondern auch als 3D-Modell ausdrucken. So konnten sie die Mechanik des Kiefers simulieren und testen.

Dabei stellten sie fest, dass die beiden Seiten des Unterkiefers, anders als beim Menschen, in der Mitte nicht miteinander verschmolzen sind. Dies ermöglichte es den Tieren, die Kieferhälften nicht nur nach unten fallen zu lassen, sondern gleichzeitig beide automatisch nach außen zu drehen. “Durch diese Drehung wurden die jüngeren, grösseren und schärferen Zähne, die normalerweise zur Innenseite des Mauls zeigten, in eine aufrechte Position gebracht. Dies erleichterte den Tieren das Aufspießen ihrer Beute”, erklärt die Erstautorin Linda Frey.  “Durch eine Rotation nach innen drückten die Zähne die Beute dann beim Schließen der Kiefer tiefer in den bukkalen Raum”.

Kiefergelenk im Paläozoikum weit verbreitet

Dieser Mechanismus stellte nicht nur sicher, dass die größeren, nach innen gerichteten Zähne verwendet wurden, sondern ermöglichte den Tieren auch das so genannte Saugfüttern. “In Kombination mit der Auswärtsbewegung bewirkt das Öffnen der Kiefer das Eindringen von Meerwasser in die Mundhöhle, während das Schließen der Kiefer zu einem mechanischen Zug führt, der die Beute einfängt und immobilisiert.

Da Knorpelskelette kaum mineralisiert und im Allgemeinen nicht so gut erhalten sind wie Fossilien, hat sich diese Kieferkonstruktion den Forschern lange Zeit entzogen. “Das hervorragend erhaltene Fossil, das wir untersucht haben, ist ein Unikat”, sagt der UZH-Paläontologe und letzte Autor Christian Klug. Er und sein Team glauben, dass der beschriebene Kiefergelenktyp im Paläozoikum eine wichtige Rolle gespielt hat. Mit zunehmender Häufigkeit des Zahnersatzes veraltete es jedoch mit der Zeit und wurde durch die oft eigentümlichen und komplexeren Kiefer der heutigen Haie und Rochen ersetzt.

Referenz: “Eine Symmoriiform aus dem späten Devon von Marokko zeigt eine abgeleitete Kieferfunktion bei alten Chondrichthyanen” von Linda Frey, Michael I. Coates, Kristen Tietjen, Martin Rücklin und Christian Klug, 17. November 2020, Kommunikationsbiologie.
DOI: 10.1038/s42003-020-01394-2.

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