30 Millionen Jahre alte Chinchilla-Cousine zeigt Anzeichen eines verbesserten Gehörs und lebt in Gruppen

Paläontologen des Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont (ICP), der University of Edinburgh (UK), der Federal University of Santa Maria (Brasilien) und der University of Toronto (Kanada) zeigten, dass das frühe südamerikanische Nagetier Incamys ein fossiler Verwandter ist gegenüber lebenden Chinchillas eine einzigartige Kombination endokranialer Gehirnmerkmale auf, darunter vergrößerte Schläfenlappen im Gehirn und große kaudale Kollikuli des Mittelhirns.

Diese Studie, veröffentlicht in Artikel zur Paläontologielegt nahe, dass diese Merkmale auf eine verbesserte Hörschärfe und Stimmverarbeitung bei Incamys zurückzuführen sind. Wie moderne Chinchillas lebte dieses 30 Millionen Jahre alte Nagetier möglicherweise bereits in Gruppen von Individuen, die über Rufe miteinander kommunizierten.

Südamerikanische Nagetiere, auch Caviomorpha genannt, sind in Südamerika endemisch, einige kommen aber auch in Mittel- und Nordamerika vor.

„Eines der größten Rätsel der Paläontologie ist die Frage, wie diese Nagetiergruppe auf diesen Kontinent gelangte, als sie bis vor mindestens 20 Millionen Jahren völlig vom Rest der Welt isoliert war“, erklären Ornella Bertrand, Hauptautorin des Artikels, und Beatriu. de Pinós-Forscher am ICP.

Die nächsten Verwandten der kaviomorphen Nagetiere kommen in Afrika und Asien vor. Die wahrscheinlichste Hypothese für ihre Verbreitung ist die Floßfahrt von Afrika nach Südamerika von „schwimmenden Inseln“, die aus Pflanzenmaterial bestehen, das bei Stürmen vom Kontinent ins Meer getragen wird.

Caviomorphe Nagetiere sind heute äußerst vielfältig und umfassen fast 250 Arten. Sie besetzen auch viele verschiedene ökologische Nischen und umfassen Baum-, Land-, Grab- und Halbwasserlebensweisen. Außerdem gibt es sie in den unterschiedlichsten Größen, darunter das größte heute bekannte Nagetier, das Wasserschwein, mit einem durchschnittlichen Gewicht von 60 bis 70 kg.

„Ein Aspekt ihrer Vielfalt, der relativ vernachlässigt wurde, ist die Entwicklung ihrer Gehirne. Für Fossilien wurden Gehirn-Endocasts erstellt, die jedoch nicht älter als das Untere Miozän (20 Millionen Jahre) sind“, erklärt Bertrand.

Um unser Verständnis der Gehirnentwicklung bei kaviomorphen Nagetieren zu verbessern, scannten Forscher einen gut erhaltenen Schädel des kaviomorphen Incamys aus Bolivien, der auf das späte Oligozän (26–27 Mya) datiert ist und sich in den Sammlungen des Yale Peabody Museum in den USA befindet.

Da Gehirngewebe im Fossilienbestand nur selten erhalten ist, können Endocastrons (der Abdruck des Gehirns im inneren Teil des Schädels) Paläontologen wichtige Informationen über die Sinne und Verhaltensweisen ausgestorbener Arten liefern. Das Incamys-Fossil ist heute das älteste bekannte kaviomorphe Nagetier, für das ein Gehirn-Endocast beschrieben wurde.

Während Incamys ursprünglich zur Überfamilie Cavioidea gehörte, zu der auch die lebenden Wasserschweine gehören, haben neue phylogenetische Analysen gezeigt, dass dieses Taxon enger mit den Chinchillidae (Familie Chinchillidae) verwandt ist, der Gruppe, zu der Chinchillas und Viscachas gehören. Da Incamys nicht die charakteristischen Merkmale echter Chinchillidae aufweist, wird sie als „Stamm-Chinchillidae“ an die Basis der Gruppe gestellt.

Lebende Chinchillidae kommen in trockenen Umgebungen im Westen und Süden Südamerikas vor, darunter im Hochland Ecuadors bis zu den Anden Perus und Boliviens. Sie leben auch in den Küstenbergen Chiles und in den Steppen Patagoniens in Argentinien.

Chinchilliden bewohnen Umgebungen mit felsigen Landschaften und springen von Stein zu Stein, einige Arten sind aber auch Gräber. Von Incamys wurden keine postkraniellen Knochen geborgen, was sein Bewegungsverhalten ungewiss macht.

Auch seine Ernährung ist schwer einzuschätzen, aber anhand seiner Zähne war es höchstwahrscheinlich ein Pflanzenfresser mit einer ähnlichen Ernährung wie moderne Arten.

„Berichten zufolge wog Incamys bis zu 700 Gramm und war damit etwas größer als ein modernes Chinchilla, das normalerweise etwa 300 Gramm wiegt. Dies veranlasste uns, eine Lebensrekonstruktion zu erstellen, die eher Chinchillas ähnelt als Viscachas-Ebenen oder -Bergen, die deutlich größer sind.“ “, erklärt Bertrand.

Ein relevantes und faszinierendes Verhalten von Chinchilliden-Nagetieren besteht darin, dass sie ein breites Spektrum an Lautäußerungen produzieren, um mit anderen Mitgliedern ihrer Gruppe oder Kolonie zu kommunizieren. Verschiedene Rufe, auch Pfeifen genannt, können verschiedenen Raubtieren entsprechen.

Für dieses Projekt erstellten die Forscher virtuelle Endocasts des Gehirns der fossilen Incamys und der drei lebenden Chinchillidae: der Chinchilla, der Flachviscacha und der Bergviscacha, um herauszufinden, was das Gehirn des Vorfahren der Chinchillidae ist.

Sie fanden heraus, dass Incamys eine Erweiterung der Schläfenlappen des Gehirns aufwies. Zu dieser Region des Gehirns und insbesondere des Neokortex gehört der auditorische Kortex, der für die Verarbeitung von Geräuschen aus unserer Umgebung verantwortlich ist.

Eine weitere Gehirnregion, das Mittelhirn, bei Wirbeltieren, die keine Säugetiere sind, auch als Optic tectum bekannt, wurde ebenfalls in Incamys entwickelt. Bei Säugetieren gilt ein sichtbares Mittelhirn als ein Merkmal der Vorfahren, da diese Gehirnregion bei modernen Arten vom expandierenden Großhirn und/oder Kleinhirn bedeckt ist. Das Mittelhirn besteht aus zwei Hauptteilen: den kaudalen (unteren) Colliculi und den rostralen (oberen) Colliculi, die jeweils an akustischen und visuellen Reflexen beteiligt sind.

Bei Nagetieren und insbesondere bei Chinchillas sind die Schwanzkollikuli für die Verarbeitung der Lautäußerungen der Mitglieder einer Gruppe von wesentlicher Bedeutung. Bei lebenden Chinchillas zeigen Querschnitte des Gehirns, dass die kaudalen Colliculi sehr groß sind und in Kontakt mit dem Gehirn stehen und nicht unterhalb der rostralen Colliculi liegen.

Aufgrund des ausgedehnten Gehirns, das sie bedeckt, sind die kaudalen Colliculi bei Chinchillas auf der Oberfläche des Gehirns nicht sichtbar, sie erscheinen jedoch größer als bei anderen Nagetieren, wie z. B. Baumeichhörnchen, bei denen die rostralen Colliculi stärker hervortreten.

Angesichts der beobachteten Korrelation zwischen der Struktur des Mittelhirns und der Hörfunktion bei lebenden Arten folgerten die Forscher, dass die freiliegenden Schwanzkollikuli bei Incamys wahrscheinlich vergrößert waren, was das bei lebenden Chinchillas beobachtete Muster widerspiegelte.

„Ich habe dieses Präparat während meiner Doktorarbeit an der University of Toronto im Jahr 2014 gescannt. Als meine Kollegin und Co-Autorin Maddy Lang den Endocast des Gehirns segmentierte, war ich sofort von der Aussicht auf die freigelegten kaudalen Kollikuli fasziniert“, erklärt Bertrand.

Die Sichtbarkeit der kaudalen Colliculi bei Incamys wird auf die geringere Ausdehnung des Gehirns im Vergleich zu modernen Arten zurückgeführt. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass diese Beweise darauf hindeuten, dass Incamys in der Lage war, Lautäußerungen anderer Individuen zu verarbeiten, was darauf hindeutet, dass diese fossile Art in einer Gruppe lebt, wie sie heute bei Chinchillas zu sehen ist.

„Chinchillas leben in Kolonien von bis zu 100 Individuen. Aufgrund der illegalen Jagd und des Verlusts ihres Lebensraums gibt es heute nur noch sehr wenige Populationen in freier Wildbahn. Der mögliche zukünftige Erfolg ihrer Wiedereinführung in die Natur könnte von dem komplexen Kommunikationssystem abhängen, das sie verwenden.“ haben sich über Millionen von Jahren entwickelt. Dieses System könnte eine zentrale Rolle für ihr langfristiges Überleben spielen“, glaubt Bertrand.