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Oct 01, 2023

Wie die Zunge das Leben auf der Erde prägte

Zweimal hat Quarterback Patrick Mahomes die Kansas City Chiefs zum Sieg geführt

Zweimal hat Quarterback Patrick Mahomes die Kansas City Chiefs zum Sieg im Super Bowl, der Königsklasse des US-Footballs, geführt. Obwohl die meisten Fans den Ball im Auge behalten, während Mahomes sich auf den Wurf vorbereitet, macht seine Zunge etwas ebenso Interessantes. So wie Basketballstar Michael Jordan es tat, als er einen Dunk machte, und Dartspieler es oft tun, wenn sie einen Volltreffer anstreben, bereitet sich Mahomes auf den Pass vor, indem er seine Zunge herausstreckt. Das könnte mehr als nur eine dumme Laune sein, sagen einige Wissenschaftler. Diese Zungenvorsprünge können die Genauigkeit seiner Handbewegungen verbessern.

Eine kleine, aber wachsende Gruppe von Forschern ist fasziniert von einem Organ, das wir oft für selbstverständlich halten. Wir denken selten darüber nach, wie beweglich unsere eigene Zunge sein muss, um Wörter zu bilden oder Bissen zu vermeiden, während sie uns dabei hilft, Essen zu schmecken und zu schlucken. Aber das ist erst der Anfang der Vielseitigkeit der Zunge im gesamten Tierreich. Ohne Zungen könnten, wenn überhaupt, nur wenige Landwirbeltiere existieren. Die ersten ihrer Vorfahren, die vor etwa 400 Millionen Jahren aus dem Wasser glitten, fanden ein Buffet mit neuartigen Lebensmitteln vor, aber es bedurfte einer Zunge, um sie zu probieren. Das Nahrungsangebot, das diesen Pionieren zur Verfügung stand, erweiterte sich, als sich die Zungen in neue, spezielle Formen verwandelten – und schließlich auch Funktionen übernahmen, die über das Essen hinausgingen.

„Die unglaubliche Variation in der Zungenform von Wirbeltieren ist voll von erstaunlichen Beispielen fast unglaublicher Anpassung“, sagt Kurt Schwenk, Evolutionsbiologe an der University of Connecticut. Salamander strecken ihre klebrigen Zungen länger als ihr Körper aus, um Insekten zu fangen; Schlangen „riechen“ ihre Umgebung mit ihren gespaltenen Zungenspitzen; Kolibris schlürfen Nektar aus den Tiefen der Blüten; Fledermäuse klicken mit der Zunge, um ihr Echo zu orten – sie alle zeigen, wie Zungen es Wirbeltieren ermöglicht haben, jeden Winkel und jede Ecke der Erde auszunutzen. Beim Menschen drängen sich noch mehr Funktionen auf der Zunge. „Ich bin erstaunt über alles, was wir mit unserer Zunge tun: essen, sprechen, küssen. Es ist ein zentraler Teil dessen, was es ausmacht, ein Mensch zu sein“, sagt Jessica Mark Welch, mikrobielle Ökologin am Forsyth Institute.

Die Beherrschung dieser Funktionen trieb die Erweiterung der Gehirnkapazität voran und ebnete nicht nur den Weg für das Werfen von Touchdown-Pässen, sondern vielleicht auch für das schnelle Denken. „Die Idee ist, dass, wenn man mit der Zunge greifen kann, man auch mit den Händen greifen kann und man mit den Gedanken greifen kann“, sagt Ian Whishaw, Neurowissenschaftler an der University of Lethbridge. „Vielleicht wissen wir das intuitiv“, fügt er hinzu, wenn wir Ausdrücke wie „Zungenspitze“, „Zungenversprecher“ und „mich auf die Zunge beißen“ verwenden.

Doch wie Zungen entstanden sind, „ist eines der größten Rätsel in unserer Evolutionsgeschichte“, sagt Sam Van Wassenbergh, funktioneller Morphologe an der Universität Antwerpen. Wie andere Weichteile sind Zungen nur selten in Fossilien erhalten. Sie verbergen sich im Mund und entziehen sich einer einfachen Beobachtung. Im letzten Jahrzehnt haben jedoch neue Technologien begonnen, Zungen in verschiedenen Tiergruppen in Aktion zu bringen. Diese Arbeit beginnt, neue Erkenntnisse über die Evolutionsverläufe der Zunge zu liefern und darüber, wie ihre Spezialisierungen zu einer weiteren Diversifizierung führten. Kory Evans, Evolutionsbiologe an der Rice University, sagt, je mehr Biologen lernen, desto überzeugter seien sie davon, dass „Zungen wirklich fantastisch sind“.

Es stellt sich heraus, dass die Definition einer Zunge schwierig ist. Obwohl es bei praktisch allen Wirbeltieren, vom Neunauge bis zum Säugetier, zungenartige Strukturen gibt, „gibt es keine klare Definition dafür, was eine ‚echte Zunge‘ ausmacht“, sagt Daniel Schwarz, Evolutionsbiologe am Staatlichen Museum für Naturkunde Stuttgart. Wir neigen dazu, uns Zungen als weich, muskulös und flexibel vorzustellen – wie unsere eigene. Die menschliche Zunge ist ein muskulöser Hydrostat, der wie ein Wasserballon bei Formänderungen das gleiche Gesamtvolumen beibehalten muss. Wenn Mahomes also seine Zunge herausstreckt, wird sie insgesamt dünner, als wenn sie nur in seinem Mund zusammengeballt wäre; Das Gleiche gilt für die violette Zunge einer Giraffe, wenn sie sich über 46 Zentimeter ausdehnt, um Blätter von einem stacheligen Ast zu schnappen.

Aber anderswo im Tierreich gibt es noch unklarere Fälle. Das Gaumenorgan von Fischen wie Elritzen, Karpfen und Welsen kann ebenfalls ein Muskelbündel sein, aber Biologen sind sich nicht einig, ob es als Zunge betrachtet werden sollte. „Statt unten im Mund zu sein, ist es oben“, sagt Patricia Hernandez, funktionelle Morphologin an der George Washington University. Und trotz vieler Ideen kenne niemand wirklich die Funktion dieser Orgel, fügt Hernandez hinzu.

Das liegt daran, dass Fische keine Zunge wie unsere brauchen, um ihr Futter zu schlucken. Sie können sich auf die Absaugung verlassen. Sie öffnen ihre Kiefer weit, dehnen ihre Kehlen aus und pumpen Wasser durch ihre Kiemenschlitze, um Strömungen zu erzeugen, die Nahrung einsaugen.

Aber „Sobald Tiere ihren Kopf aus dem Wasser strecken, wird das Saugen nutzlos“, sagt Schwenk, der seine Karriere dem Studium der Tierzungen gewidmet hat. Sobald diese Kreaturen das Land erreichten, „brauchten sie etwas, das Wasser ersetzte“, um Beute in ihre Speiseröhre zu locken – und die Luft ist nicht dicht genug. Millionen von Jahren lang haben sich die frühen Landratten wahrscheinlich zurück ins Meer gekämpft, um an Land gefangene Beute zu verschlingen. Einige hielten möglicherweise ihren Kopf hoch und überließen die Schwerkraft die Arbeit, wie viele Vögel heute.

Aber die Voraussetzungen für eine neue Art der Nahrungsaufnahme waren bereits in der Fischanatomie vorhanden: eine Reihe gebogener Knochen, sogenannte Kiemenbögen, und die Stützmuskeln. Bei Fischen bilden die Kiemenbögen die Kiefer, das Zungenbein, das die Rückseite des Kiefers stützt, und das Skelett, das die Kehle und die Kiemenschlitze bildet. Wenn Fische fressen, erzeugen die Muskeln, die diese Strukturen unterstützen, einen Sog, indem sie das Zungenbein drücken und zurückziehen und die Kiemenschlitze erweitern, um Wasser anzusaugen. Zungenspezialisten kommen diese Bewegungen bekannt vor. „Die Bewegung des Zungenbeins, um einen Sog zu erzeugen, ist der Bewegung der Zunge vor und zurück, um die Beute zu manipulieren, sehr ähnlich“, erklärt Schwenk.

Schwenk und Van Wassenbergh glauben, dass sich bei frühen Landwirbeltieren die Kiemenbögen und die zugehörigen Muskeln zu einer „Protozunge“ zu verändern begannen, möglicherweise einem am Zungenbein befestigten Muskelpolster, das bei Bewegung des Zungenbeins flatterte. Mit der Zeit wurde das Pad länger und kontrollierbarer und eignete sich besser zum Greifen und Manövrieren von Beute (siehe Grafik unten).

Die Entwicklung der Zunge ermöglichte vor etwa 350 Millionen Jahren die Nahrungsaufnahme ohne Ansaugen und war damit der Schlüssel dazu, dass Wirbeltiere aus dem Meer auswandern und an Land leben konnten. Skelettstrukturen, die ursprünglich zum Öffnen der Kiemen dienten, mussten sich zu Knochen entwickeln, die eine Zunge und ihre Bewegungen unterstützen konnten.

Basierend auf Experimenten mit Molchen geht Schwarz davon aus, dass eine Protozunge bereits vor dem Übergang an Land funktionsfähig war. Wie andere Salamander leben Molche in jungen Jahren im Wasser, als Erwachsene leben sie überwiegend an Land. Ihre Metamorphose und die damit einhergehende Änderung der Ernährungsstrategien ähneln möglicherweise den Veränderungen von Wasser zu Land, die vor Hunderten von Millionen Jahren stattfanden. Und es enthält einen Hinweis darauf, wie sich diese Veränderungen entwickelt haben könnten.

Schwarz und sein Team fanden heraus, dass Molche, bevor sie sich in vollwertige Erwachsene verwandeln, einen zungenähnlichen Fortsatz entwickeln, der die Nahrung gegen scharfe, nadelartige „Zähne“ auf dem Gaumen drückt. Der Befund, über den er und seine Kollegen im Jahr 2020 berichteten, legt nahe, dass eine zungenartige Struktur den frühen Tetrapoden bei der Nahrungsaufnahme geholfen haben könnte, noch bevor sie auf festen Boden kletterten.

Die Anforderungen der Nahrungsaufnahme haben möglicherweise zur Entstehung der Zunge geführt, aber die natürliche Selektion hat sie dann für unzählige andere Zwecke angepasst und verfeinert, wodurch manchmal „lächerlich verrückte Spezialsysteme“ entstanden sind, sagt Schwenk. Zum Beispiel zücken Salamander mit Schwimmhäuten (Hydromantes) eine klebrige Zunge, um Insekten oder andere kleine Arthropoden zu schnappen, wobei sie ihr gesamtes Kehlskelett durch das Maul herausschießen. Bei diesem Fütterungsmodus wurde die Halsmuskulatur umgerüstet, wobei ein Satz elastische Energie speicherte, die augenblicklich freigesetzt werden konnte, um die Zunge herauszuschießen, und ein anderer Satz die Zunge wieder hineinzog.

Andere Salamander, mindestens 7600 Frösche und Kröten sowie Chamäleons und andere Eidechsen haben unabhängig voneinander andere extreme Formen dieser schnellen „ballistischen“ Nahrungsaufnahme entwickelt. Chamäleons zum Beispiel schleudern ihre Zungen mit einer Geschwindigkeit von fast 5 Metern pro Sekunde und fangen Grillen in weniger als einer Zehntelsekunde.

Die ballistische Fütterung erforderte Anpassungen an den Zungenoberflächen und an der Spuckebeschichtung. Reichlich klebriger Speichel, der aus kaum sichtbaren Vorsprüngen namens Papillen austritt, kann dazu beitragen, dass die Zunge mancher Frösche so klebrig wird, dass sie Beute fangen können, die 50 % schwerer ist als sie selbst. Der Speichel umhüllt die Papillen, die wie winzige klebrige Finger wirken können, um beim Greifen von Beute zu helfen, berichteten David Hu, ein Biomechanikforscher am Georgia Institute of Technology, und seine Kollegen im Jahr 2017.

Gehörnte Eidechsen (Phrynosoma) nutzen ihre mit Speichel bedeckten Zungen nicht nur, um Beute zu fangen, sondern auch, um sich davor zu schützen. Die Ameisen, die sie fressen, sind starke Beißer und besonders giftig, aber die Eidechsen verschlingen sie bei lebendigem Leib. Im Jahr 2008 entdeckten Schwenk und Wade Sherbrooke, ehemaliger Direktor der Southwest Research Station des American Museum of Natural History, dass dicke Schleimfäden, die von Zungen- und Rachenpapillen abgesondert werden, die schädliche Beute außer Gefecht setzen. Kürzlich fand Schwenk heraus, dass bei Hornechsen die Muskeln, die normalerweise die Seiten der Zunge bilden, nur hinten angesetzt sind. Die Evolution hat die freien Teile der Muskeln in Rillen entlang der Zungenseiten umgestaltet, möglicherweise um eine Schleimtasche zu schaffen, in der die Ameisen vor dem Schlucken binden können.

Während die Zungen vieler Frösche und Eidechsen darauf spezialisiert wurden, Beute zu fangen und durch die Luke zu befördern, entwickelten sich Schlangenzungen stattdessen so, dass sie über einen exquisiten Geruchssinn verfügen, eine Anpassung, die es Schlangen ermöglicht, entfernte oder versteckte Beute aufzuspüren und sich an sie anzuschleichen. Unterschiede in der Konzentration eines Geruchsstoffs, die von jeder Zinke der gespaltenen Zunge einer Schlange wahrgenommen werden, helfen der Schlange, Beute zu finden, die sie nicht sehen kann. So stereotyp das Zungenschnippen auch zu sein scheint, es ist tatsächlich ziemlich formbar. Schlangen, die Beute sowohl im Wasser als auch in der Luft verfolgen, wie die Nördliche Wasserschlange (Nerodia sipedon), verändern die Bewegungen ihrer Zunge je nachdem, ob sich ihr Kopf unter Wasser, an der Oberfläche oder in der Luft befindet, so Schwenk und sein ehemaliger Doktorand William Ryerson berichtete letztes Jahr in Integrative and Comparative Biology. Sie scheinen das Schlagmuster anzupassen, um die Sammlung von Geruchsmolekülen unter verschiedenen Bedingungen zu optimieren.

Nachdem Schwenk die Morphologie, Physiologie und Zungenbewegungen Dutzender Reptilienarten untersucht hat, ist er beeindruckt, wie viel sie über den Lebensstil eines Tieres verraten. „Wenn du mir nur die Zunge zeigst, kann ich dir eine Menge sagen“, sagt er.

Die Evolution der Zunge half Reptilien und Amphibien, tierische Beute zu fangen, doch bei Vögeln spiegeln einige der ausgefallensten Zungenanpassungen eine Vorliebe für Pflanzen wider. Die meisten Vogelzungen bestehen aus einem steifen Stück Keratin (man denke an Fingernägel) oder Knochen mit wenig Muskeln oder anderem lebendem Gewebe. Sie „sind nur ein Förderband, um Lebensmittel von vorne nach hinten zu transportieren“, sagt Schwenk. Aber es gibt Ausnahmen – vor allem bei Kolibris und anderen Vögeln, die sich von Nektar ernähren. „Die Zunge ist wahrscheinlich der wichtigste Bestandteil für die Nektarfütterung bei Vögeln“, sagt David Cuban, ein Doktorand an der University of Washington (UW), der mit dem Verhaltensökophysiker Alejandro Rico-Guevara zusammenarbeitet.

Nektar steckt voller Energie und ist leicht zu finden. Aber jede Blüte bietet nur etwa einen Tropfen, oft eingeschlossen in einer langen, schmalen Blüte. Viele nektarfressende Kolibris, Nektarvögel und andere nicht verwandte Vogelgruppen kommen mit diesen Einschränkungen zurecht, indem sie klein sind – normalerweise weniger als 20 Gramm – und lange, schlanke Schnäbel und hochspezialisierte Zungen haben.

Früher gingen Forscher davon aus, dass diese Vögel bei der Aufnahme von Nektar auf die Kapillarwirkung angewiesen waren – die Tendenz einer Flüssigkeit, durch ein schmales Rohr nach oben zu fließen. Und einige von ihnen tun es, darunter der gescheckte Honigfresser (Certhionyx variegatus), haben Rico-Guevaras Schülerin Amanda Hewes und ihre Mitarbeiter herausgefunden. Bei dieser Art hat die Zunge eine pinselartige Spitze zum Aufnehmen von Nektar, der dann entlang von Rillen, die sich über die gesamte Länge der Zunge erstrecken, nach innen gezogen wird.

Aber bei Kolibris, die 15 Mal pro Sekunde mit der Zunge schnippen, während sie jede Blüte abtropfen lassen und schnell weiterziehen, ist die Kapillarwirkung einfach nicht schnell genug, sagt Rico-Guevara. Sein Team nahm Hochgeschwindigkeitsvideos auf, in denen Anna-Kolibris (Calypte anna), Weißhals-Jakobine (Florisuga mellivora), funkelnde Veilchenohren (Colibri coruscans), festliche Koketten (Lophornis chalybeus) und andere Kolibris transparente künstliche Blumen voller künstlichem Nektar besuchten. Die Filme zeigten, dass die Kolibrizunge wie eine winzige Nektarpumpe funktioniert.

Etwa auf halber Höhe der Spitze verlaufen zwei Rillen, die mit Fransen gesäumt sind, die Flüssigkeit auffangen. Wenn sich die Spitze des flexiblen Schnabels des Vogels schließt, presst er Nektar aus den Rändern nahe der Vorderseite der Zunge und drückt die Flüssigkeit nach innen; Dann öffnet sich der Schnabel an der Basis, um den Nektar den Rest des Weges in den Mund zu transportieren, berichtete das Team von Rico-Guevara am 3. April im Journal of Experimental Biology.

Er und seine Mitarbeiter haben kürzlich ihre Aufmerksamkeit auf einige der seltsamsten nektarfressenden Vögel gerichtet: Papageien. Mit einer Größe von 30 Zentimetern und einem Gewicht von 100 Gramm überragt der Regenbogenlori die meisten nektarfressenden Vögel und ist völlig unfähig, wie ein Kolibri in der Luft zu schweben. Es hat den typischen kurzen, kräftigen, hakenförmigen Papageienschnabel und eine muskulöse Zunge, die unserer sehr ähnelt – alles Eigenschaften, die es unmöglich machen, Nektar aus langen, dünnen Blüten zu schlürfen. Aber Rico-Guevara und Cuban haben Anpassungen identifiziert, die es diesen Papageien ermöglichen, das süße Zeug zu bekommen.

Zunächst zielen die Vögel auf flachere, offenere Blüten ab. Und anstatt zu schweben, landen sie auf einem nahegelegenen Ast und verdrehen ihre Körper um die Blume. Dann öffnen sie ihren Schnabel und strecken ihre Zunge heraus, die eine erstaunliche Verwandlung erfährt, während sie sich in eine Blume verwandelt. Die harte, kratzige Zungenspitze öffnet sich in einer kreisförmigen Anordnung feiner Vorsprünge, wie Rico-Guevara kürzlich entdeckte. „Es sieht fast aus wie eine Anemone“, sagt er. Diese Vorsprünge funktionieren wie die Borsten eines Pinsels, um Nektar aufzusaugen.

In einem Experiment versetzte Rico-Guevara die Test-Nektarlösung mit einer Bariumverbindung, einer verdünnten Version dessen, was Ärzte Patienten zur Suche nach Verstopfungen im Verdauungstrakt verabreichen, und machte dann Röntgenaufnahmen von der Fütterung der Loris. Sobald die Zungenspitze mit einem großen Tropfen Nektar gesättigt ist, drückte der Vogel ihn gegen die Oberseite des Mundes und drückte die Flüssigkeit heraus. Dann schließt es seinen Schnabel, schiebt den Nektar zurück in Richtung Kehle und wiederholt den Vorgang, bis der gesamte Nektar austritt.

Es ist nicht die einzige Art und Weise, wie Papageien Nektar konsumieren. Letztes Jahr filmte Cuban die Fütterung der kleineren Hängepapageien – sie werden so genannt, weil sie kopfüber schlafen. Anstelle einer buschigen Zungenspitze wie beim Lorikeet haben diese Papageien eine gerillte Zungenspitze, und die Videos von Cuban zeigen, dass sie ihre Zunge sehr schnell vibrieren lassen, um winzige Mengen Nektar zurück in die Speiseröhre und in den Rachen zu pumpen.

Durch die detaillierte Beschreibung, wie diese Vögel sich ernähren, und die Berechnung der Energie, die sie dabei verbrauchen, hoffen Cuban, Hewes und Rico-Guevara herauszufinden, wie ihre Ernährungsstrategien ihre Entwicklung beeinflusst haben könnten – und die der Pflanzen, von denen sie sich ernähren. Beispielsweise haben Kolibris seit ihrer Entwicklung vor 22 Millionen Jahren Einfluss darauf, wie viel Nektar ihre Partnerpflanzen produzieren und wie tief ihre Blüten sind, und dies wiederum hat Einfluss auf die Länge der Schnäbel der Kolibris und ihren Eifer, Blumen zu monopolisieren, indem sie Konkurrenten vertreiben und andere Eigenschaften. Es ist ein koevolutionärer Tanz von Vögeln und Blumen – vermittelt durch ihre Zungen.

Ihre größte Vielseitigkeit entfaltet die Zunge jedoch bei Säugetieren. Die Säugetierzunge hat sich zu einem komplizierten Netzwerk aus Muskelfasern entwickelt, das sich auch ohne Knochen, Sehnen oder Gelenke auf komplexe Weise bewegen kann. Es trägt bei den meisten Arten zum Saugen bei, hilft bei einigen bei der Thermoregulation (stellen Sie sich einen hechelnden Hund vor) und übernimmt bei einigen noch speziellere Aufgaben, wie zum Beispiel die Erzeugung der Geräusche, die bei Fledermäusen zur Echoortung und beim Menschen zur Sprache verwendet werden. Und es beherbergt die Geschmacksknospen, die bei all diesen Arten bei der Nahrungsaufnahme helfen. „Die Zungen der meisten Säugetiere vollbringen große Leistungen“, sagt Hu. „Es ist wirklich ein multifunktionales Werkzeug und hat nur deshalb weniger Aufmerksamkeit erhalten, weil es weniger zugänglich ist als die äußeren Gliedmaßen eines Tieres.“

Die wichtigste Aufgabe der Zunge bei Säugetieren besteht darin, die Nahrung zum Kauen und Schlucken zu positionieren. Abhängig von der Art kann das bedeuten, dass man die Nahrung bei jedem Bissen von einer Seite zur anderen verschiebt oder sie nur auf eine Seite beschränkt, während die Zunge selbst sicher vom Kauen der Zähne ferngehalten wird. Dann formt die Zunge unter Zugabe des Speichels, der bei der Produktion beteiligt ist, das Essen zu einem runden „Bolus“, der problemlos in den Rachen passt. Schließlich wird der Bolus zum Schlucken zurückgedrückt und sichergestellt, dass keine Nahrung in die Atemwege gelangt. In gewisser Weise sei die Zunge zu einer „Hand des Mundes“ geworden, sagt JD Laurence-Chasen, Biologe am National Renewable Energy Laboratory.

All diese Verarbeitung ermöglicht es Säugetieren, Nahrung schneller und effizienter zu verdauen, sodass sie mehr aus ihrer Nahrung herausholen als die meisten anderen Tiere. Diese Fülle hat andere evolutionäre Fortschritte vorangetrieben, wie zum Beispiel eine hohe Stoffwechselrate und -aktivität, längere Schwangerschaften und große Gehirne. Tatsächlich zählt Callum Ross, ein Biomechaniker und Neurobiologe an der University of Chicago, den Ursprung des Kauens zu den drei bahnbrechenden evolutionären Übergängen, die durch die Zunge ermöglicht werden, zusammen mit dem Übergang vom Wasser zum Land und dem Ursprung der menschlichen Sprache.

Bis vor Kurzem konnten sich Forscher keinen genauen Überblick darüber verschaffen, wie die Zunge Nahrung manövriert, weil Lippen, Wangen und Zähne im Weg waren. Aber in letzter Zeit nutzt Ross‘ Gruppe eine Technik namens Röntgenrekonstruktion beweglicher Morphologie (XROMM), bei der die Bewegungen chirurgisch implantierter Perlen mit Röntgenstrahlen aufgezeichnet und die Ergebnisse in 3D-Animationen umgewandelt werden.

Bei ihren Experimenten mit Opossums und Affen erfassen Kameras gleichzeitig Bilder aus verschiedenen Winkeln, während ein Tier isst oder trinkt, und die rekonstruierte Animation ermöglicht es den Forschern, zu sehen, wie sich die Zunge im Verhältnis zu Kiefer und Zähnen bewegt. „Wir sind in der Lage, Bewegungsmerkmale zu erkennen, die völlig verborgen blieben“, erklärt Elizabeth Brainerd, Funktionsmorphologin an der Brown University und XROMM-Pionierin, die Ross bei der Anpassung dieser Technologie für seine Studien beraten hat. Durch den Vergleich der Zungenbewegungen verschiedener Arten hoffen die Forscher herauszufinden, wie Zungenspezialisierungen zur Entwicklung des Lebensstils und der Nahrungsvorlieben jedes Tieres beigetragen haben könnten.

In jüngerer Zeit arbeiteten Laurence-Chasen und Ross mit ihrem Chicagoer Kollegen Nicho Hatsopoulos und Fritzie Arce-McShane, heute Neurobiologin an der UW, zusammen, um die XROMM-Analyse mit Aufzeichnungen neuronaler Aktivität bei Affen zu kombinieren. Sie hoffen, dass solche Studien Aufschluss darüber geben werden, wie das Gehirn die komplexen Zungenbewegungen beim Füttern, Trinken und vielleicht sogar bei Lautäußerungen koordiniert. In einem Experiment überwachte eine Reihe von Elektroden einen pennygroßen Bereich der Hirnrinde hinter der Schläfe, während Affen Weintrauben kauten. Diese Region enthält sowohl sensorische Neuronen, die Eingaben von der Zunge und dem Mund empfangen, als auch Motoneuronen, die Signale zurücksenden, um die Zungenbewegung zu steuern. Das Team fand heraus, dass das Feuermuster der Motoneuronen die Formveränderungen der Zunge genau vorhersagte, darüber wird bald in Nature Communications berichtet.

Die Arbeit stellt die einst vorherrschende Vorstellung auf den Kopf, dass das Kauen ebenso wie das Gehen hauptsächlich unter der Kontrolle des Hirnstamms stehe. Auch der Kortex ist stark beteiligt und sorgt dafür, dass die Zunge „zu komplexen, asymmetrischen Verformungen fähig ist“, die sich im Handumdrehen an Gummibärchen, Steaks und sogar Milchshakes anpassen, erklärt Laurence-Chasen.

Whishaw fragt sich, ob die Geschicklichkeit der menschlichen Zunge dazu beigetragen haben könnte, den Weg für eine feine Kontrolle unserer Hände und sogar unseres Geistes zu ebnen. Seine Neugier wurde vor einigen Jahren durch einen unerwarteten Fund geweckt. Sein Team hatte Mäusen beigebracht, Früchte mit den Pfoten statt mit dem Mund aufzusammeln. Sie bemerkten, dass einige Tiere beim Greifen mit den Pfoten die Zunge herausstreckten, berichteten sie 2018.

In Folgestudien, die noch veröffentlicht werden müssen, haben er, der Neurobiologe Xu An von der Duke University und ihre Kollegen die sogenannte „oromanuelle“ Region des Kortex identifiziert, einen bisher unbekannten Bereich, der die Kontrolle sowohl über die Hand als auch über die Zunge ausübt . Whishaw glaubt, dass eine ähnliche Gehirnregion beim Menschen existiert und erklären könnte, warum so viele Menschen beim Sprechen gestikulieren, warum Kinder, die schreiben lernen, oft ihre Zunge verdrehen, wenn ihre Finger Buchstaben formen – ein Phänomen, das Charles Darwin beobachtet hat – und sogar warum Mahomes seine Zunge heraushält Zunge raus vor einem Pass. Er vermutet, dass viele Menschen ihre Zunge bewegen, wenn sie ihre Hände benutzen wollen – aber weil ihr Mund geschlossen bleibt, ist niemand klüger.

Eine gemeinsame Gehirnregion für Hand und Zunge sei evolutionär sinnvoll, sagt Whishaw. Bei den frühen Landtieren war eine geschickte Zunge für die Nahrungsaufnahme unerlässlich; Später, als einige Tiere begannen, Nahrung mit ihren Gliedmaßen zu ergreifen, könnte die Evolution dieselben Schaltkreise im Gehirn übernommen haben, die die Zunge steuern, um Handbewegungen zu koordinieren. Er vermutet, dass sogar noch komplexere Verhaltensweisen – etwa das Denken – aus der Gehirnleistung entstanden sein könnten, die ursprünglich zur Koordination der Zunge entwickelt wurde. „Ich denke, es ist das Zentrum unseres Seins, so verrückt das auch erscheinen mag.“