Maulwürfe schrumpfen ihr Gehirn im Winter
In der Tiefe des Winters hat es der Europäische Maulwurf nicht leicht. Sein Stoffwechsel, einer der Höchsten unter den Säugetieren, fordert ständig große Mengen an Futter, mehr als in den kalten Wintermonaten zur Verfügung steht. Da er keinen Winterschlaf halten oder wegziehen kann, löst er dieses Problem auf ungewöhnliche Art: er schrumpft sein Hirn. Forschende des Max-Planck-Instituts für Verhaltensbiologie in Konstanz haben entdeckt, dass der Europäische Maulwurf seinen Schädel und damit sein Hirn im Winter um elf Prozent verkleinert und ihn dann bis im Sommer um vier Prozent wieder vergrößert. Damit wurde das sogenannte Dehnel-Phänomen, eine reversible Größenveränderung des Gehirns, in einer weiteren Gruppe von Säugetieren nachgewiesen. Die Studie zeigt, dass die Evolution nicht nur durch Nahrungsknappheit im Winter angetrieben wurde, sondern, dass kalte Winterbedingungen dabei auch eine Rolle spielen.
Published: 19.09.2022
Das Dehnel-Phänomen wurde erstmals in den 1950er Jahren an den Schädeln von Rotzahnspitzmäusen beschrieben, die im Winter kleiner und im Sommer größer waren. Im Jahr 2018 lieferten Dechmann und Kollegen dann den ersten Beweis dafür, dass diese ungewöhnlichen Veränderungen im Schädel im Laufe des Lebens von jedem Spitzmausindividuum auftreten. Seitdem haben Dechmann und Kollegen gezeigt, dass das Dehnel-Phänomen auch bei Hermelinen und Wieseln auftritt. Was diese Säugetiere gemeinsam haben, ist eine Lebensweise, die sie energetisch auf Messers Schneide stellt.
"Sie haben einen extrem hohen Stoffwechsel und sind das ganze Jahr über in kalten Klimazonen aktiv", sagt Dechmann. "Ihre winzigen Körper sind wie turbogeladene Porsche-Motoren, die ihre Energiespeicher in wenigen Stunden aufbrauchen."
Den Wissenschaftlern war klar, dass die Tiere durch das Schrumpfen von energieaufwändigem Gewebe, wie dem Gehirn, ihren Energiebedarf senken können. Wir wussten, dass das Dehnel-Phänomen diesen Tieren hilft, in schwierigen Zeiten zu überleben", sagt Dechmann. "Aber wir verstanden immer noch nicht, was die wirklichen Druckpunkte waren, die genauen Umweltauslöser, die diesen Prozess antreiben.“
Jetzt hat das Team diese Frage beantwortet, indem es ein weiteres Säugetier mit extremem Stoffwechsel untersucht hat. Durch das Vermessen von Schädeln in Museumssammlungen dokumentierten die Forscher, ob und wie sich zwei Maulwurfsarten - der Europäische Maulwurf und der Iberische Maulwurf - im Laufe der Jahreszeiten veränderten. Sie fanden heraus, dass die Schädel des Europäischen Maulwurfs im November um elf Prozent schrumpften und im Frühjahr wieder um vier Prozent wuchsen, während sich die Schädel des Iberischen Maulwurfs im Jahresverlauf nicht veränderten.
Folge der niedrigen Temperaturen im Winter
Da die beiden Arten in sehr unterschiedlichen Klimazonen leben, konnten die Forscher schlussfolgern, dass auch das Wetter und nicht nur die Verfügbarkeit von Nahrung für die Veränderung des Gehirns verantwortlich ist. "Wenn es nur eine Frage der Nahrung wäre, dann müsste der Europäische Maulwurf im Winter schrumpfen, wenn die Nahrung knapp ist, und der Iberische Maulwurf im Sommer, wenn die große Hitze und Trockenheit die Nahrung knapp machen", sagt Dechmann.
Die Bedeutung der Studie geht aber über die Beantwortung von Evolutionsfragen hinaus und bieten Forschungsansatzpunkte dafür, wie sich unser Körper nach schweren Schäden regenerieren könnte. "Dass drei Taxa von Säugetieren, Spitzmäuse, Wiesel und Maulwürfe, Knochen- und Hirngewebe schrumpfen und wieder wachsen lassen können, hat enormes Potenzial für die Erforschung von Krankheiten wie Alzheimer und Osteoporose", sagt Dechmann. "Je mehr Säugetiere wir mit Dehnels entdecken, desto relevanter werden die biologischen Erkenntnisse für andere Säugetiere und vielleicht sogar für uns."
Originalpublikation
Lucie Nováková, Javier Lázaro, Marion Muturi, Christian Dullin and, Dina K. N. Dechmann; Winter conditions, not resource availability alone, may drive reversible seasonal skull size changes in moles; Royal Society Open Science; Source
