Ihre Krallen ermöglichten es Nagetieren, den Planeten zu erobern

Tetrapoden, Lebewesen mit vier Gliedmaßen, einschließlich des Menschen, nutzen ihre Füße und Hände zur Interaktion mit ihrer Umwelt. Sie nutzen sie zur Fortbewegung, zum Jagen oder Fliehen, zum Fressen oder Kämpfen und zur Fortpflanzung. Bei Säugetieren, Reptilien, Vögeln und in deutlich geringerem Maße auch bei Amphibien haben Füße und Hände keratinreiche Strukturen. Sie nehmen die endgültige Form von Krallen, Hufen oder Nägeln an. Man nahm an, dass Nagetiere Erstere besitzen. Doch nein, eine umfassende, in Science veröffentlichte Studie zeigt, dass dies nur für vier ihrer Finger zutrifft. Am fünften, dem Daumen, haben die meisten Tiere einen Nagel, der dem des Menschen sehr ähnlich ist. Für die Autoren half ihnen dieser markante große Zeh, den Planeten zu erobern.

Mäuse und Ratten gehören wie Biber, Maulwürfe und Hamster zur Ordnung der Nagetiere (Nagetiere ). Mit knapp 2.500 Arten machen sie 40 % aller Säugetiere aus. Außer der Antarktis sind sie auf allen Kontinenten zu finden. Sie haben sich an alle Umgebungen angepasst, darunter an Landlebende wie das Wasserschwein, an Wassertiere wie die Bisamratte, an Baumbewohner wie das Eichhörnchen und an unterirdische Tiere wie die Maus . Wissenschaftler haben immer darauf hingewiesen, dass ihre kräftigen, ständig wachsenden Schneidezähne der Schlüssel zu ihrem Erfolg sind: Sie ermöglichten es ihnen, eine Nahrungsnische zu besetzen, die andere Säugetiere entweder verachteten oder nicht essen konnten: hartschalige Früchte und Samen. Doch etwas fehlte in dieser Erklärung, und wie sich herausstellte, waren es ihre Krallen.

Eine Gruppe von Biologen stellte die Hypothese auf, dass ihnen neben den Schneidezähnen auch der Daumennagel die Handhabung dieser harten, kleinen Nahrung ermöglichte. Um ihre These zu beweisen, durchsuchten sie einige der großen Naturkundemuseen, wie beispielsweise die Natural History Museums in London, New York und Chicago, und suchten in deren Schubladen nach Nagetieren. Sie fanden Vertreter von 433 der 522 Gattungen der Rodentia . Gattung ist eine höhere Kategorie als Art. Beim Menschen handelt es sich um die einzige verbliebene Art der Gattung Homo . Bei der Analyse der Pfoten stellten sie fest, dass 86 % der Nagetiere Krallen haben, allerdings mit einer Besonderheit: diese befinden sich nur am Daumen.

„Von den untersuchten Arten haben alle mit einem Daumennagel Krallen an den anderen Fingern“, sagt Rafaela Missagia, Evolutionsbiologin am Labor für Funktionelle Morphologie und Makroevolution der Universität São Paulo (Brasilien) und Erstautorin der Studie. „Dieses Muster scheint typisch für Nagetiere zu sein, im Gegensatz zu anderen Säugetiergruppen, bei denen Arten typischerweise Nägel an allen Fingern haben (wie bei Primaten) oder Krallen an allen Fingern (wie bei Kaninchen, Riesenratten und Spitzhörnchen)“, erläutert sie in einer E-Mail.

Der Schlüssel liegt in der Art und Weise, wie sie fressen. Bei der Untersuchung, ob sie nur mit dem Maul oder mit Hilfe der Pfoten (oromanual) fressen, stellen die meisten Arten, die sich ausschließlich oral ernähren, fest, dass sie entweder eine Kralle am Daumen haben oder gar keine. „Oftmals ist der Daumen als abgerundete Ausstülpung dargestellt. Bei manchen Arten, wie etwa bei Wasserschweinen und Meerschweinchen, kann er sogar ganz fehlen“, erklärt Missagia. Doch alle Arten mit Krallen am Daumen fressen sowohl mit der Hand als auch mit dem Maul.

Alles deutet darauf hin, dass ein Krallendaumen Nagetieren Fingerfertigkeit verleiht, genau wie ein opponierbarer Daumen Menschen und anderen Primaten. „Im Gegensatz zu Krallen, die lang sind und sich über die Fingerspitzen wölben, sind Nägel kürzer und breiter und liegen auf den empfindlichen, vaskularisierten Ballen der Fingerspitzen. Dies ermöglicht ihnen wahrscheinlich ein besseres Greifen und eine präzisere Handhabung von Objekten“, sagt der brasilianische Wissenschaftler, der auch am Field Museum in Chicago forscht, das eine der größten Sammlungen lebender und ausgestorbener Nagetiere beherbergt. Zufällig haben nur Primaten und Nagetiere Nägel.

Nagetierforscher führen ihre Diversifizierung und Verbreitung auf der Erde darauf zurück, dass sie Zugang zu Ressourcen wie Samen und Nüssen hatten, die ohne Konkurrenz leicht verfügbar waren. „Diese Nahrungsmittel, wie Eicheln, sind schwer zu bekommen, und Nagetiere können sie dank ihrer starken Schneidezähne und Kiefermuskulatur manipulieren. Wir glauben jedoch, dass dies nicht der einzige Grund ist. Der Daumennagel könnte die Griffigkeit verbessern und zusammen mit den Schneidezähnen den Nagetieren einen besseren Zugang zu diesen schwer zugänglichen Ressourcen ermöglichen“, betont Missagia.

Es ist zwar nur eine Hypothese, aber die Tatsache, dass Arten ohne Daumennägel keine Nahrung anfassen können, deutet auf einen funktionalen Zusammenhang zwischen diesem Gliedmaß und manueller Geschicklichkeit hin. Darüber hinaus stellten sie bei der Untersuchung fossiler Nagetierexemplare fest, dass die ältesten Exemplare bereits diesen charakteristischen großen Zeh besaßen. Tatsächlich deutet alles darauf hin, dass in ihrer Evolution zunächst Daumennägel und dann Krallen entstanden.

Gordon Shepherd, Neurowissenschaftler an der Northwestern University (USA) und Hauptautor der in Science veröffentlichten Studie, räumt ein, dass man schon vor dieser Studie wusste, dass manche Mäuse Nägel, andere Krallen und wieder andere keine Daumen hatten. Was sie jedoch nicht erwartet hatten, war, dass der Nagel am Daumen fast die Norm war. „In meinem Labor untersucht ich, wie Mäuse mit Nahrung umgehen, und ich begann mich für die Struktur-Funktions-Beziehungen von Händen und Daumen zu interessieren“, kommentiert er in einer E-Mail.

Diese enge Verbindung zwischen anatomischer Form und Funktion, die für die Evolution von Mensch und Menschenaffen entscheidend war, bringt Primaten und Nagetiere einander näher, allerdings nur bis zu einem gewissen Punkt: „Primaten und insbesondere Menschen verfügen dank ihres opponierbaren Daumens über eine außergewöhnliche Fingerfertigkeit, um Objekte mit den Fingern einer Hand zu manipulieren“, erinnert er. „Nagetiere hingegen“, fügt er hinzu, „sind ganz anders: Ihre Fingerfertigkeit, beispielsweise beim Umgang mit Nahrungsmitteln, besteht darin, Objekte mit beiden Händen zu greifen und zu manipulieren, wobei sie hauptsächlich die Daumen verwenden.“ Tatsächlich, so schlussfolgert er, „zeigen neuere Studien des Motorkortex Ähnlichkeiten und Unterschiede in den Gehirnschaltkreisen, die mit der Fingerfertigkeit von Mäusen und Primaten zusammenhängen.“