Wenn Biologen oder Paläontologen auf die Ernährung einer Tierart schließen wollen, genügt oft schon ein Blick aufs Gebiss: Lange Schneidezähne sind typisch für Nagetiere, Reißzähne deuten auf Raubtiere hin und breite Backenzähne legen nahe, dass das jeweilige Tier üblicherweise Pflanzenmaterial zerkaut. Um die Wachstumsmuster der Backenzähne im Unterkiefer zu beschreiben, nutzen Wissenschaftler oft das sogenannte „Inhibitory Cascade Model“, kurz ICM. Diesem Modell zufolge bestimmen die vorderen Backenzähne das Wachstum aller weiteren. Ist der vorderste Backenzahn groß, werden Hemmstoffe ausgeschüttet, die die folgenden Backenzähne kleiner halten. Bei einem kleinen ersten Backenzahn dagegen wird das Wachstum der folgenden Zähne weniger gehemmt. Als Faustregel gilt: Bei Fleischfressern nimmt die Größe der Backenzähne vom ersten bis zum dritten ab, bei Pflanzenfressern ist es genau umgekehrt.
Fossile und moderne Bärenkiefer im Vergleich
„Bären folgen diesem Modell allerdings nicht“, erklären Anneke van Heteren und Stefanie Luft von der Ludwig-Maximilians-Universität München. So ist bei den meisten heute lebenden Bären der zweite Backenzahn der größte, unabhängig von ihrer Ernährung. Die meisten heutigen Bären sind Allesfresser, es gibt aber auch reine Fleischfresser wie den Eisbären und Vegetarier wie den Großen Panda. Doch wann und unter welchen Umständen hat sich das außergewöhnliche Bärengebiss im Laufe der Evolution entwickelt? Um dieser Frage auf den Grund zu gehen, haben die beiden Zoologinnen die Kiefer von fossilen und modernen Bären vermessen und verglichen. Der älteste der untersuchten Kiefer stammt aus der Zeit des Miozäns und ist mindestens 13 Millionen Jahre alt.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass es im Laufe der Geschichte der Bären zwei Einschnitte gab, die zu Abweichungen vom ICM geführt haben“, berichten die Forscherinnen. So wiesen die frühesten Bären noch das für Fleischfresser übliche Muster auf, bei dem der erste Backenzahn der größte war und der dritte der kleinste. Doch vor rund 3,6 Millionen Jahren kam es zu einem Bruch: Bei Ursus minimus, der als gemeinsamer Vorfahr der meisten heutigen Bären gilt, vergrößerte sich der zweite Backenzahn unverhältnismäßig. „Diese Veränderung ging wahrscheinlich mit einer veränderten Ernährung einher, vom Fleischfresser zum Allesfresser“, erklärt das Team. Durch die vergrößerte Oberfläche ihrer Backenzähne konnten diese Urzeit-Bären pflanzliche Nahrung besser zerkleinern.
Umweltveränderungen beeinflussen Zahnentwicklung
Den zweiten Einschnitt stellten die Forscherinnen am Übergang vom Ursus minimus zum frühen Höhlenbären Ursus deningeri fest, vor etwa 1,25 bis 0,7 Millionen Jahren. Bei ihm wurde der dritte Backenzahn größer als beim Ursus minimus – auch wenn er weiterhin kleiner blieb als der zweite Backenzahn. „Offenbar hat sich zu diesen Zeiten das Gleichgewicht der Stoffe verschoben, die das Wachstum der unterschiedlichen Backenzähne hemmen beziehungsweise aktivieren“, sagt van Heteren. „Diese Verschiebungen gehen wohl mit Ernährungsanpassungen der Bären im Laufe ihrer Evolution einher.“ Der vergrößerte dritte Backenzahn des Ursus deningeri deutet auf eine zunehmend pflanzliche Ernährung hin.
