Die Rede von einem „Chickenosaurus“ erhellte letzte Woche die wissenschaftliche Welt, als Forscher bekannt gaben, dass sie den Schnabel eines Hühnerembryos so verändert hatten, dass er der Schnauze seiner Dinosauriervorfahren ähnelte. Doch obwohl einige Experten diese Leistung lobten, ist der Schnabel nur eine von vielen Modifikationen, die nötig sind, um ein Huhn in einen Dinosaurier zu verwandeln.
Wie nah sind die Wissenschaftler angesichts dieser Hindernisse dran, ein Dino-Huhn zu erschaffen?
„Quantitativ gesehen sind wir zu 50 Prozent am Ziel“, sagte Jack Horner, Professor für Paläontologie an der Montana State University und Kurator für Paläontologie am Museum of the Rockies.
Horner befürwortet seit langem die Idee, ein Huhn so zu verändern, dass es wie ein Dinosaurier aussieht, und im Gegensatz zu den Forschern der neuesten Studie möchte er tatsächlich ein lebendes Huhn züchten. Und warum dort aufhören? Wenn man versteht, wie und wann man bestimmte molekulare Mechanismen verändern kann, könnten unzählige Veränderungen in Reichweite sein. Wie Horner betonte, ist ein im Dunkeln leuchtendes Einhorn nicht ausgeschlossen.
Für einen so genannten Chickenosaurus sind vier wesentliche Modifikationen erforderlich, so Horner. Um ein Huhn in ein dinosaurierähnliches Tier zu verwandeln, müssten die Wissenschaftler ihm Zähne und einen langen Schwanz geben und seine Flügel in Arme und Hände zurückverwandeln.
Die Kreatur bräuchte auch einen modifizierten Mund – ein Kunststück, das den Forschern, die diese neueste Studie durchgeführt haben, gelungen ist, sagte er.
„Dieses Dino-Huhn-Projekt – wir können es mit dem Mondprojekt vergleichen“, sagte Horner gegenüber Live Science. „
Eine dieser „großen Hürden“ wurde in der jüngsten Studie, die am 12. Mai in der Zeitschrift Evolution veröffentlicht wurde, überwunden, indem die Forscher Hühnerschnäbel in Dino-Rüssel verwandelten. Aber selbst dieser scheinbar kleine Schritt erforderte sieben Jahre Arbeit. Zunächst untersuchten die Forscher die Schnabelentwicklung bei den Embryonen von Hühnern und Emus und die Entwicklung der Schnauze bei den Embryonen von Schildkröten, Alligatoren und Eidechsen.
Es ist wahrscheinlich, dass Vögel und Reptilien vor Millionen von Jahren ähnliche Entwicklungswege hatten, die ihnen Schnäbel verliehen, aber im Laufe der Zeit führten molekulare Veränderungen zur Entwicklung von Schnäbeln bei Vögeln, so die Forscher.
Für Wissenschaftler ist es schwierig, Embryonen heutiger Tiere, wie z. B. Krokodile, zum Vergleich zu bekommen, weil sie Farmen finden müssen, die sie aufziehen. Und dann kann die molekulare Arbeit – die genaue Bestimmung, welche Entwicklungswege unterschiedlich sind, wie sie sich unterscheiden und was sie steuert – „unzählige Stunden und Hunderte von Experimenten für ein paar erfolgreiche benötigen“, sagte der leitende Forscher der Studie, Bhart-Anjan Bhullar, ein Paläontologe und Entwicklungsbiologe, der derzeit an der Universität von Chicago arbeitet und an die Yale University berufen wurde, wo er als Vollzeitprofessor anfangen wird. „
Für ihren „Fossilienfund“ benötigten die Forscher einen umfangreichen Fossilienbestand von Vögeln und ihren Vorfahren, um zu sehen, wie Vögel in verschiedenen Stadien ihrer Entwicklung aussahen.
„Man muss verstehen, was man verfolgt, bevor man versucht, es zu verfolgen“, sagte Bhullar gegenüber Live Science.
Bhullar, sein Doktorvater Arkhat Abzhanov, ein Entwicklungsbiologe an der Harvard University, und ihre Teamkollegen konzentrierten sich auf zwei Gene, die bei der Gesichtsentwicklung aktiv sind. Jedes Gen kodiert ein Protein, aber die Proteine – die die Arbeit der Gene ausführen – zeigten in der Embryonalentwicklung von Hühnern und Reptilien unterschiedliche Aktivitäten, fanden die Forscher heraus. Als die Forscher die Aktivität dieser beiden Proteine bei Hühnern blockierten, entwickelten die Vögel Strukturen, die an Schnauzen und nicht an Schnäbel erinnerten.
Unerwarteter Befund
Und dann ist da noch der unerwartete Befund, der die komplexe Aufgabe offenbart hat, um die es geht: Als die Gruppe die Schnäbel von Hühnerembryonen in Schnauzen umwandelte, veränderten sie versehentlich auch den Gaumen des Huhns, also das Dach des Mundes.
Im Gegensatz dazu waren die Gaumen der Vogelembryonen breit und flach und „mit dem Rest des Schädels auf eine Weise verbunden, wie es die Gaumen der Vorfahren der Reptilien taten, die Gaumen der Vögel aber nicht“, sagte Bhullar. „Bei Vögeln ist der Gaumen wirklich lang und dünn und nicht sehr mit anderen Knochen des Schädels verbunden“, sagte Bhullar. Tatsächlich können Vögel ihren Oberkiefer unabhängig vom Unterkiefer anheben – eine Fähigkeit, die bei den meisten anderen Wirbeltieren nicht vorkommt.
Durch die Veränderung des Schnabels haben die Forscher also auch den Gaumen verändert. Als die Forscher sich die Fossilien ansahen, stellten sie fest, dass sich die Schnauze und das Gaumenknochen im Laufe der Evolution offenbar gemeinsam veränderten. Ein 85 Millionen Jahre altes Fossil eines vogelähnlichen Lebewesens mit Zähnen und einem primitiven Schnabel hatte beispielsweise auch einen vogelähnlichen Gaumen, so die Forscher.
Bei einem noch älteren Fossil wurde jedoch weder der Gaumen noch der Schnabel verändert, so Bhullar.
„Ein Teil davon ist die experimentelle Überprüfung, ob die molekularen Veränderungen, die wir sehen, tatsächlich in der Lage sind, die Anatomie so zu verändern, wie wir es vorhergesagt haben“, so Bhullar. „
Aber sein Ziel ist es einfach, die molekularen Mechanismen hinter den großen evolutionären Übergängen so tief wie möglich zu verstehen“, sagte er. Er ist nicht daran interessiert, „einen dinosaurierähnlichen Vogel zu schaffen“
Wird es funktionieren?
Aber Horner ist daran interessiert, einen so genannten Chickenosaurus zu schaffen. Seine Gruppe arbeitet derzeit daran, dem Huhn einen langen Schwanz zu verpassen – der wohl komplexeste Teil der Herstellung eines Dino-Huhns, sagte er. Zum Beispiel haben sie gerade Gene bei Mäusen untersucht, um festzustellen, welche genetischen Wege die Schwanzentwicklung blockieren. Dieses Wissen könnte ihnen helfen, herauszufinden, wie man das Schwanzwachstum einschalten kann, sagte er.
Aber es bleibt abzuwarten, wie Hühner auf Schwänze, Arme, Finger und Zähne reagieren würden, sagte Bhullar.
Aber andererseits sind Hühner möglicherweise widerstandsfähige Lebewesen: „Nur weil man ein Teil verändert hat, heißt das nicht, dass das Tier es auch benutzen kann oder in der Lage ist, es richtig zu benutzen“, sagte er. „Man kann einem Huhn vielleicht Finger geben, aber wenn die Finger nicht die richtigen Muskeln haben oder wenn das Nervensystem und das Gehirn nicht richtig verdrahtet sind, um mit einer Hand mit getrennten Ziffern umzugehen, dann muss man möglicherweise eine beträchtliche Menge an zusätzlicher Technik einsetzen.“
„Die Menschen unterschätzen manchmal auch die Plastizität des Körpers“, sagte Bhullar. „
Bhullar sagte, wenn dinosaurierähnliche Merkmale wie Schnauze und Zähne wiederhergestellt würden, frage er sich, „ob sich das Gehirn nicht so umstellen würde, dass diese Tiere diese Merkmale nutzen könnten.“
Horner verglich die Verleihung eines dinosaurierähnlichen Schwanzes an ein Huhn mit der Züchtung eines Wolfes zu einem Chihuahua, nur dass es sich um einen beschleunigten Prozess handelte.
„Wir haben bereits alle Arten von genetisch veränderten Tieren nur durch Züchtung“, sagte er. „Wir machen ein Dino-Huhn und wir machen ein leuchtendes Einhorn. Im Grunde können wir alles machen, was wir wollen, wenn wir erst einmal die Gene verstehen.“
„Die Frage ist: ‚Warum sollte sich jemand für einen Chihuahua interessieren, wenn es ihn nicht interessiert?'“ fügte Horner hinzu.
Für ihn geht es beim Chickenosaurus um die Beantwortung der größten Frage von allen.
„Jeder von uns, der neugierig darauf ist, wie wir alle hierher gekommen sind und wo alles herkommt, muss sich für die Evolutionsbiologie interessieren“, sagte Horner. „Es ist im Grunde die Blaupause des Lebens auf dieser Erde.“
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