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Wenn Eichhörnchen an einer Nuss knabbern, halten sie diese mit ihren Vorderpfoten fest. Dabei hilft ihnen ihr Daumen, der als einziger Finger mit einem Fingernagel statt mit einer Kralle ausgestattet ist. Eine Studie zeigt nun, dass diese anatomische Eigenheit im gesamten Stammbaum der Nagetiere weit verbreitet ist und sich wahrscheinlich zeitgleich mit den Nagezähnen entwickelte. Damit könnte der Daumennagel dieser Tiergruppe neue ökologische Nischen eröffnet und so zu ihrem evolutionären Erfolg beigetragen haben.
Ob Eichhörnchen, Hamster oder Siebenschläfer – viele Nagetiere weisen an ihren Vorderpfoten eine Besonderheit auf, die nur bei dieser Tiergruppe vorkommt: Vier Finger sind mit Krallen ausgestattet, die ihnen beim Klettern oder Graben helfen. Der Daumen jedoch hat einen glatten, flachen Fingernagel. „Die vorherrschende Ansicht war bisher, dass es sich dabei um ein nicht-funktionales Überbleibsel handelt“, erklärt ein Team um Rafaela Missagia vom Field Museum of Natural History in Chicago. Schließlich ist der kurze Daumen zum Klettern weniger wichtig als die vier anderen Finger. Denkbar wäre also, dass sich die wenig genutzte Kralle dieses Fingers mit der Zeit zurückgebildet hat.
Spurensuche in Museumssammlungen
Doch Missagia und ihr Team kommen in einer neuen Studie zu dem Ergebnis, dass ausgerechnet der Daumennagel eine wichtige Rolle bei der Evolution der Nagetiere gespielt hat. Er könnte sogar erklären, warum diese Tiergruppe heute fast die Hälfte aller Säugetiere auf der Erde ausmacht. „Bevor wir die Untersuchung durchführten, wussten wir, dass einige Nagetiere Nägel, andere Krallen und wieder andere gar keine Daumen haben“, sagt Co-Autor Gordon Shepherd von der Northwestern University in Chicago. „Es gab Hinweise darauf, dass die Nagetiere, die Daumennägel haben, ihre Daumen auch zum Festhalten ihrer Nahrung benutzen.“
Um diesen Hinweisen nachzugehen, untersuchten die Forschenden Hunderte von Nagetieren aus Museumssammlungen und katalogisierten, bei welchen Arten Daumennägel vorkamen. „Es gibt mehr als 530 verschiedene Gattungen von Nagetieren mit über 2500 Arten. Wir haben 433 dieser Gattungen aus dem gesamten Stammbaum der Nagetiere untersucht“, sagt Missagias Kollege Anderson Feijó. Dabei stellten das Team fest, dass bei 86 Prozent der untersuchten Nagetier-Gattungen zumindest einige der zugehörigen Arten Daumennägel besitzen.
Nahrung zwischen den Pfoten
Im nächsten Schritt glichen Missagia und ihre Kollegen diese Daten mit Informationen über die Ernährungsgewohnheiten der Tiere ab. Dazu wälzten sie Lehrbücher, Fachzeitschriften und Fotosammlungen und schauten sie sich Bilder von verschiedenen Nagern beim Fressen an. „Anhand dieser Informationen haben wir den Stammbaum der Nagetiere rekonstruiert, und zwar in Bezug auf Nagetiere, die ihre Nahrung mit den Händen anfassen, und solche, die sie nur mit dem Mund aufnehmen“, berichtet Shepherd.
Dabei zeigte sich zum einen, dass tatsächlich genau jene Tiere Daumennägel besitzen, die ihre Körner, Nüsse und Samen beim Fressen zwischen den Vorderpfoten halten. Ein Beispiel dafür sind Eichhörnchen. Bei Tieren wie Meerschweinchen dagegen, die ihre Nahrung direkt mit dem Mund aufnehmen, fehlt der Daumennagel und in vielen Fällen auch der Daumen. Zum anderen ergab die Analyse, dass ein solcher Daumennagel schon früh in der evolutionären Geschichte der Nagetiere auftrat. So deuten fossile Hinweise darauf hin, dass bereits Paramys, eine der frühesten bekannten Nagetiergattungen, die vor 55 Millionen Jahren lebte, Daumennägel besaß.
Mit Händen und Zähnen
Laut Missagia und ihrem Team entwickelten sich die Daumennägel wahrscheinlich gleichzeitig mit den zum Nagen ausgelegten Schneidezähnen. Erst die Kombination von Daumennägeln und Nagezähnen ermöglichte den Nagetieren, neue Nahrungsquellen wie Nüsse zu erschließen. Denn selbst die stärksten Zähne sind beim Knacken der Schale wenig hilfreich, wenn die Nuss immer wieder wegrollt. „Nüsse sind eine sehr energiereiche Ressource, aber sie zu öffnen und zu verzehren erfordert eine gute manuelle Geschicklichkeit, die viele andere Tiere nicht haben“, sagt Feijó. „Vielleicht haben die Daumennägel der Nagetiere es ihnen ermöglicht, diese einzigartige Ressource zu nutzen und sich dann breit zu diversifizieren, weil sie nicht mit anderen Tieren um diese Nahrung konkurrierten.“
Erst im weiteren Verlauf der Diversifizierung bildete sich der Daumennagel bei manchen Arten zurück oder wurde zu einer Kralle. Wie Missagia und ihr Team feststellten, galt das insbesondere für unterirdisch lebende Arten, die ihre Pfoten zum Graben nutzen. Aus Sicht der Forschenden werfen diese Ergebnisse ein neues Licht auf die Evolution der Nagetiere und legen nahe, dass der Daumennagel für neue Funktionen sorgte, die die Anpassungsfähigkeit der Nager erhöhten.
Quelle: Rafaela Missagia (Field Museum of Natural History, Chicago, USA) et al., Science, doi: 10.1126/science.ads7926
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