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Maulwürfe schrumpfen im Winter ihr Gehirn

Verkleinerung von Schädel und Gehirn helfen beim Energiesparen in der kalten Jahreszeit

Maulwurf
Der Europäische Maulwurf hat einen sehr aktiven Stoffwechsel, macht aber keinen Winterschlaf. Er spart daher im Winter auf ungewöhnliche Weise Energie. © pavlinec/ Getty images

Ungewöhnliche Strategie: Um im Winter Energie zu sparen, schrumpfen Europäische Maulwürfe ihr Gehirn und sogar ihren Schädel. Ihre Köpfe sind in der kalten Jahreszeit um elf Prozent kleiner als im Sommer und wachsen erst im Frühjahr wieder nach, wie Biologen entdeckt haben. Anders als bei uns Menschen sind demnach Gehirn und Schädelknochen des Maulwurfs selbst bei ausgewachsenen Exemplaren noch enorm regenerationsfähig. Dies eröffnet spannende Forschungsansätze auch für die Medizin.

Während Igel, Bären oder Siebenschläfer die kalte Jahreszeit im Winterschlaf überdauern, müssen Maulwürfe durchhalten: Ihr Stoffwechsel ist einer der aktivsten unter den Säugetieren und fährt auch im Winter nicht herunter. Trotz Kälte und Futtermangel müssen die Maulwürfe daher ständig fressen, um ihren hohen Energiebedarf zu decken. Doch wie schaffen sie das?

Das erstaunliche Dehnel-Phänomen

Eine Antwort auf diese Frage haben nun Lucie Nováková vom Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie in Konstanz und ihre Kollegen gefunden. Für ihre Studie hatten sie bei Iberischen und Europäischen Maulwürfen gezielt nach einem Phänomen gesucht, das zuvor schon von einigen Spitzmäusen, sowie Hermelin und Wiesel bekannt war: Wie der Maulwurf haben auch diese kleinen Säugetiere eine hohe Stoffwechselrate und machen keine Winterpause.

„Sie haben einen extrem hohen Stoffwechsel und sind das ganze Jahr über in kalten Klimazonen aktiv“, erklärt Novákovás Kollegin Dina Dechmann. „Ihre winzigen Körper sind wie turbogeladene Porsche-Motoren, die ihre Energiespeicher in wenigen Stunden aufbrauchen.“ Um in der kalten Jahreszeit Futter zu sparen, verkleinern diese Kleinsäuger im Winter reversibel ihr Gehirn, ihren Schädel und weitere Organe – und reduzieren so den Energiebedarf ihres Körpers.

Das warf die Frage auf, ob möglicherweise auch die Maulwürfe dieses sogenannte Dehnel-Phänomen zeigen. Um das herauszufinden, analysierten Nováková und ihre Kollegen anhand von Museumssammlungen die Schädel von Europäischen und Iberischen Maulwürfen. Diese Tiere waren zu verschiedenen Jahreszeiten gestorben, so dass das Forschungsteam ihre relativen Schädelgrößen im Verhältnis zur Körpergröße und zur Jahreszeit ermitteln konnte.

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Elf Prozent kleinerer Schädel im Winter

Das Ergebnis: Tatsächlich zeigten sich beim Europäischen Maulwurf signifikante Schwankungen der Schädelgröße. Mit Beginn des Winters im November waren die Köpfe der Tiere im Schnitt elf Prozent kleiner als im vorangegangenen Sommer. Im Frühjahr nahm die Schädelgröße dann wieder zu, allerdings nur um rund vier Prozent. Am größten war dabei der Größenunterschied bei Jungtieren im ersten Lebensjahr, wie die Forschenden berichten.

Dies belegt, dass auch der Maulwurf das Dehnel-Phänomen nutzt, um gut durch den Winter zu kommen. Die Tiere schrumpfen ihr Gehirn, um ihren Energiebedarf in der kalten Jahreszeit zu senken, und müssen dadurch im Winter weniger fressen. Der Europäische Maulwurf ist damit nach den Spitzmäusen sowie den zu den Mardern gehörenden Hermelinen und Wieseln erst die dritte Säugetiergruppe, die diese Anpassung zeigt.

Kalte Jahreszeit als Auslöser

Interessant auch: Durch den Vergleich mit dem in Portugal und Spanien heimischen Iberischen Maulwurf konnten Nováková und ihre Kollegen auch ermitteln, was das Auslösesignal für die Hirnschrumpfung beim Europäischen Maulwurf 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“, erklärt Dechmann.

Die Analysen ergaben jedoch, dass die Schädel des Iberischen Maulwurfs im ganzen Jahr gleich groß bleiben. „Die Tatsache, dass diese Maulwurfsart ihre Schädelgröße weder im Winter noch im Sommer verändert, stützt die Hypothese, dass die Winterkälte zumindest in Teilen für die Entwicklung des Dehnel-Phänomens verantwortlich sein muss“, erklärt das Team. Für einen externen Auslöser wie die Kälte spricht zudem, dass die Europäischen Maulwürfe in unseren Breiten ihre Schädel unabhängig von ihrem Alter bei Winteranfang verkleinern.

Ansatzpunkte auch für die Medizin

Der Nachweis des Dehnel-Phänomens bei unseren heimischen Maulwürfen wirft jedoch nicht nur ein neues Licht darauf, wie diese Grabkünstler den Winter überdauern. Er könnte nun auch helfen, die evolutionäre und biologische Basis dieser ungewöhnlichen Anpassung zu entschlüsseln. „Je mehr Säugetiere wir mit Dehnels entdecken, desto relevanter werden die biologischen Erkenntnisse für andere Säugetiere und vielleicht sogar für uns“, sagt Dechmann.

Das Dehnel-Phänomen könnte sogar Ansatzpunkte für die medizinische Forschung bieten. Denn bei den meisten Säugetieren inklusive uns Menschen sind Gehirn und Schädel im Erwachsenenalter nur noch eingeschränkt regenerationsfähig. Maulwürfe, Spitzmäuse und Wiesel müssen dagegen über spezielle zellbiologische und genetische Mechanismen verfügen, die es ihnen ermöglichen, ihre Gehirne und Schädel jedes Jahr wieder schrumpfen und wachsen zu lassen.

„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. (Royal Society Open Science, 2022; doi: 10.1098/rsos.220652)

Quelle: Max-Planck-Gesellschaft

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