Drei Mal haben Wirbeltiere im Laufe der Evolution unabhängig voneinander die Fähigkeit entwickelt, zu fliegen. Die ersten Luftpioniere waren vor mehr als 220 Millionen Jahren die Pterosaurier. Der erste Verwandte der Vögel, Archaeopteryx, entstand vor rund 150 Millionen Jahren aus flugunfähigen Dinosauriern. Etwa 100 Millionen Jahre später brachten auch die Säugetiere fliegende Exemplare hervor, die Fledertiere.
Vorfahren der Flugsaurier im Visier
„Das Fliegen ist eine komplexe Fortbewegungsart, die physiologische Anpassungen und eine dramatische Umgestaltung des Körperbaus erfordert, einschließlich Veränderungen der Körperproportionen, einer spezialisierten Haut und dem Erwerb neuartiger neurosensorischer Fähigkeiten“, erklärt ein Team um Mario Bronzati von der Universität Tübingen. Obwohl schon länger bekannt war, dass Flugsaurier und Vögel ihre Flugfähigkeit unabhängig voneinander entwickelt haben, ging die Wissenschaft bisher davon aus, dass ihre Gehirne ähnliche Anpassungen an die Fortbewegung in der Luft zeigen.
Doch während die Gehirnentwicklung der Vögel bereits gut dokumentiert ist, fehlten bislang aussagekräftige Untersuchungen zum Oberstübchen der Pterosaurier. Denn gut erhaltene Schädelfossilien der frühen Flugsaurier und ihrer Vorfahren sind rar. „Erst seit einigen Jahren haben wir Hinweise auf enge Verwandte der Flugsaurier, auf die sogenannten Lagerpetiden, kleine, zweibeinige und wahrscheinlich auf Bäumen lebende Tiere“, berichtet Bronzati. Fossilien dieser Lagerpetiden haben bereits geholfen, die Anpassungen im Körperbau der Pterosaurier besser zu verstehen. „Uns interessierten die Veränderungen in ihrer Gehirnanatomie, die mit der Entwicklung des Fliegens zusammenhängen“, sagt Bronzati.
Gehirnentwicklung wie im Flug
Gemeinsam mit seinem Team analysierte der Forscher die Schädel verschiedener fliegender und nicht fliegender Tiere, darunter Pterosaurier, Dinosaurier, Vögel, Krokodile sowie eines kleinen Lagerpetiden namens Ixalerpeton, der in 233 Millionen Jahre alten Gesteinen aus der Trias in Brasilien gefunden wurde. „Anhand einer statistischen Analyse der Größe und 3D-Form ihrer Schädel konnten wir dann die schrittweisen Veränderungen in der Anatomie des Gehirns abbilden, die mit der Evolution des Fluges einhergingen“, erklärt Co-Autor Akinobu Watanabe vom New York Institute of Technology.
Dabei zeigte sich, dass sich das Gehirn der Pterosaurier gegenüber dem ihrer Vorfahren, der Lagerpetiden, innerhalb kurzer Zeit erheblich weiterentwickelt hat. „Lagerpetiden-Gehirne weisen bereits Merkmale auf, die mit einem verbesserten Sehvermögen in Verbindung stehen, wie beispielsweise einen vergrößerten Sehlappen, eine Anpassung, die ihren Pterosaurier-Verwandten später möglicherweise geholfen hat, in die Lüfte zu steigen“, berichtet Bronzati. „Aber ihnen fehlten noch immer wichtige neurologische Merkmale der Pterosaurier.“ So ist bei den Pterosauriern beispielsweise eine Struktur des Kleinhirns namens Flocculus stark vergrößert. Diese Region half den Flugsauriern wahrscheinlich, sensorische Informationen aus ihren membranartigen Flügeln zu verarbeiten.
Aufstieg in die Lüfte trotz „Spatzenhirn“
„Jetzt, da wir einen ersten Blick auf einen frühen Verwandten der Pterosaurier werfen können, sehen wir, dass die Pterosaurier im Wesentlichen ihre eigenen ‚Flugcomputer‘ von Grund auf neu entwickelt haben“, sagt Co-Autor Lawrence Witmer von der Ohio University. Während Vögel bereits viele der zum Fliegen wichtigen Gehirnstrukturen von ihren flugunfähigen Dinosaurier-Vorfahren erbten, entwickelten Pterosaurier ihre neurologischen Anpassungen ans Fliegen offenbar neu und zeitgleich mit ihren Flügeln.
Im Vergleich zu Vögeln ist das Gehirn der frühen Pterosaurier allerdings winzig. Diese Erkenntnis widerspricht der Annahme, dass die komplexen motorischen und sensorischen Herausforderungen des Fliegens große Gehirne erfordern würden. „Offenbar braucht es kein großes Gehirn, um sich in der Luft fortzubewegen“, sagt Witmer. „Spätere Gehirnvergrößerungen, sowohl bei Vögeln als auch bei Flugsauriern, dienten wahrscheinlich eher der Verbesserung der kognitiven Fähigkeiten als dem Fliegen selbst.“
Quelle: Mario Bronzati (Eberhard Karls Universität Tübingen) et al., Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2025.10.086
