Ob Fledermaus, Luchs oder Mensch: Bei allen Säugetieren ist das Ohr in seinem Inneren gleich aufgebaut. Im Mittelohr befindet sich das Trommelfell, das Schall aus der Luft aufnimmt und über drei Gehörknöchelchen, genannt Hammer, Amboss und Steigbügel, verstärkt und weiterleitet. Dieser Aufbau ermöglicht es, Geräusche in einem breiten Frequenz- und Lautstärkebereich wahrzunehmen – ein entscheidender evolutionärer Vorteil, sowohl um Beutetiere aufzuspüren, als auch um Raubtieren rechtzeitig zu entwischen.
Urtümliches Gehör rekonstruiert
„Zahlreiche Fossilienfunde belegen, dass sich die Mittelohrknochen von Säugetieren aus den Kieferknochen ihrer Vorfahren entwickelt haben, doch wie diese Transformation mit Veränderungen der Hörfunktion zusammenhängt, war bislang unbekannt“, erklärt ein Team um Alec Wilken von der University of Chicago. Um diese Frage zu beantworten, haben die Forschenden den Schädel und Kieferknochen eines frühen Vorfahren der Säugetiere namens Thrinaxodon liorhinus mit Hilfe von CT-Scans untersucht und dreidimensional rekonstruiert.
Thrinaxodon lebte vor 250 Millionen Jahren und zählte zu den Cynodonten, einer Tiergruppe an der Schwelle zwischen Reptilien und Säugetieren. Die Knochen, aus denen sich später Hammer, Amboss und Steigbügel entwickeln sollten, waren noch mit dem Kiefer verbunden und unterstützten eher das Kauen als das Hören. Dennoch besaß bereits dieser urtümliche Säugetiervorfahr eine Membran, die über eine hakenförmige Struktur am Kieferknochen gespannt war und wahrscheinlich einen Vorläufer des modernen Trommelfells darstellte. „Mit unseren Fortschritten in der computergestützten Biomechanik können wir nun fundierte Aussagen darüber treffen, was die Anatomie für die Hörfähigkeit dieses Tieres bedeutet“, sagt Wilken.
Früher Funktionswandel
An ihrem 3D-Modell des Thrinaxodon-Schädels simulierten die Forschenden, wie das Gehör des Cynodonten auf verschiedene Schalldrücke und Frequenzen reagiert. War das Trommelfell bereits groß genug, um den Luftschall aufzunehmen? Oder hörte der Säugetiervorfahr vor allem über die Knochenleitung, also indem er Vibrationen über den Schädelknochen aufnahm, so wie es heute beispielsweise Schlangen machen? „Unsere Ergebnisse zeigen, dass der am Trommelfell empfangene Luftschall schon bei Thrinaxodon die effektivste Art der Schallaufnahme war“, berichtet das Forschungsteam. „Im Gegensatz dazu erreichte der über die Unterkieferknochen geleitete Schall kaum unsere geschätzte Hörschwelle.“
