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Orientierung: Echolokation entwickelte sich artenunabhängig

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Die Echoortung ermöglicht es Fledermäusen oder Zahnwalen zu navigieren oder Beute zu finden, indem sie ihnen mittels akustischer Reflexion ein Bild ihrer Umgebung vermittelt. So gegensätzlich diese Tiere auf den ersten Blick wirken – ihr "Echolot" hat sich im Lauf der Evolution erstaunlich ähnlich entwickelt, fanden jetzt zwei Forscherteams um Jianzhi Zhang von der University of Michigan in Ann Arbor und Shuyi Zhang von der East China Normal University in Schanghai heraus.

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Vampirfledermaus | Die Vampirfledermaus (Desmodus rotundus) produziert mit ihrem Kehlkopf Geräusche, die ihr die Orientierung ermöglichen.
Die Wissenschaftler verglichen in 25 verschiedenen Säugetierarten ein Protein namens Prestin, das als Motorprotein in den äußeren Haarzellen des Innenohrs bestimmte Tonfrequenzen verstärkt [1, 2]. Es stellte sich heraus, dass dieses Protein auf molekularer Ebene bei Zahnwalen und Fledermäusen sehr ähnliche Veränderungen aufweist. Betrachteten die Forscher ausschließlich das Prestin, schienen diese beiden Tierarten näher miteinander verwandt zu sein als mit ihren tatsächlichen evolutionären Nachbarn. Aus diesen Ergebnissen schlossen Jianzhi Zhang und Kollegen, dass der spezifische Austausch einiger Aminosäuren des Proteins entscheidend für dessen Funktion bei der Echolokation ist.

Trotz der molekularen Ähnlichkeit gäbe es jedoch große Unterschiede zwischen der Echoortung der Tiere, so der Forscher aus Michigan. Während die Fledermäuse mit ihrem Schrei nur einen Radius von etwa vier Metern abdecken, reichen die Rufe der Wale über 100 Meter weit. Außerdem hätten die Fledermäuse gegenüber den Walen einen Zeitnachteil: Da sich der Schall im Wasser fünfmal schneller bewegt als in der Luft, erreicht die reflektierte Information die Fledertiere deutlich später.

Wann sich Flug und Echolokation in der Evolution der Fledermaus entwickelt haben, ist unter Forschern bislang umstritten. In einer weiteren Studie entdeckten Brock Fenton von der University of Western Ontario in London und sein Team nun, dass vermutlich schon die älteste bisher bekannte Fledermaus (Onychonycteris finneryi) Echoortung beherrschte.

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Fledermausschädel in 3-D | Der Scan macht die Schädelstruktur sichtbar: Der Verbindungsknochen (türkis) geht am Knochen ums Trommelfell (gelb) vorbei und ist nicht mit ihm verbunden. Diese Fledermaus nutzte den Forschern zufolge also vermutlich keine Echolokation.
Die Wissenschaftler erstellten mit Hilfe von Computertomografie 3-D-Scans der Schädel von 26 Fledermausarten und identifizierten dabei einen Knochen, der bei einigen Exemplaren den Kehlkopf mit den Knochen rund ums Trommelfell verbindet [3]. Diesen Steg fanden die Wissenschaftler ausschließlich bei Fledermäusen, die ihren Kehlkopf für die Echolokation nutzten – so auch im Fossil von O. finneryi.

Bisher hatten alle Untersuchungen darauf hingedeutet, dass diese frühe Fledermaus sich nicht über Echos orientierte. Der Verbindungsknochen als Merkmal soll es in Zukunft erleichtern, auch bei anderen fossilen Fledermäusen zu erkennen, ob sie die Echolokation einsetzten, so die Hoffnung der Forscher. (jvs)
4. KW 2010

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 4. KW 2010

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  • Quellen
[1] Li, Y. et al.: The Hearing Gene Prestin Unites Echolocating Bats and Whales. In: Current Biology 20, S. R55 – R56, 2010.
[2] Liu, Y. et al: Convergent sequence evolution between echolocating bats and dolphins. In: Current Biology 20, S. R62 – R64, 2010.
[3] Veselka, N. et al.: A bony connection signals laryngeal echolocation in bats. In: Nature, 10.1038/nature08737, 2010.

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