Roth II, T. C., A. R. Krochmal & L. D. LaDage (2019): Reptilian Cognition: A More Complex Picture via Integration of Neurological Mechanisms, Behavioral Constraints, and Evolutionary Context. – Bioessays 41(8): e1900033.

Kognition bei Reptilien: Ein komplexeres Bild via der Integration von neurologischen Mechanismen mit Verhaltensabweichungen und dem Evolutiven-Kontext.

DOI: 10.1002/bies.201900033

Im Gegensatz zu Vögeln und Säugetieren werden Reptilien nach allgemeiner Denkweise nur die rudimentärsten Eigenschaften zur Interaktion mit ihrer Umwelt zugestanden, wobei sie eigentlich nur reflexartig auf sensorische Information reagieren dabei schloss man nahezu alle höheren kognitiven Funktionen aus. Obwohl sich Reptiliengehirne strukturell etwas von denen der Vögel und Säuger unterscheiden benutzen sie auf zellulärer und molekularer Ebene dieselben Prozesse, um damit komplexe Verhaltensweisen in homologen Gehirnregionen zu steuern. Hier liefern wir eine Übersicht über die neurologischen Mechanismen die die Kognition bei Reptilien unterstützen, wobei wir uns speziell auf die räumliche Kognition und den Hippokampus fokussieren. Diese Prozesse werden dann mit denen von Säugetieren und Vögeln in einem ökologischen und evolutionären Kontext verglichen. Der Blick auf die Kognition bei Reptilien unter diesen integrativen Rahmen liefert ein wesentlich besseres Verständnis für deren kognitive Fähigkeiten. Dieses Vorgehen erlaubt eine erweiterte Sicht auf die während der Evolution erhalten gebliebenen molekularen und zellulären Mechanismen, die den kognitiven Funktionen zugrunde liegen was letztendlich zu einem besseren Verständnis der Faktoren führt die zur Evolution einer komplexen Kognitionsfähigkeit beitragen.

Kommentar von H.-J. Bidmon

Hierbei handelt es sich um eine ausgezeichnete neuere Übersichtsarbeit zur Kognition bei Reptilien, die die Autoren selbst meist an der Zierschildkröte, em>Chrysemys picta erarbeitet haben (siehe Roth II & Krochmal, 2015; Roth II et al., 2016). Damit reiht sich diese Arbeit ein in jene von früheren Autoren ein (siehe Northcutt, 2013, Wilkinson & Huber, 2012 und die dortigen Kommentare), denn auch diese Arbeit stellt die während der Evolution beibehalten Hirnstrukturen heraus und verweist auf die Vergleichbarkeit der erhalten gebliebenen zellulären und molekularen Mechanismen (siehe auch Corringer et al. 2012). Dennoch möchte ich auch hier anmerken, dass Kognition selbst bei Insekten vielleicht sogar bis hin zu Einzellern und Pflanzen vorkommen mag (Richardson, 2010; Veits et al., 2019). Dabei sollten wir uns immer klar vor Augen halten worauf es ankommt. Um das mal ganz plakativ zum Ausdruck zu bringen hier ein solches Beispiel: Als ich einmal von einer Neuroscience-Konferenz aus den USA heimkam begrüßte mich meine Frau mit den Worten eure Konferenz war sogar bei uns in der Lokalzeitung. Was war geschehen? Eine Gruppe an Wissenschaftlern hatte im MRT die Hirnregionen charakterisiert (sichtbar gemacht) die bei Menschen beim Sex aktiv sind! Das war die ganze Schlagzeile für Jedermann/frau!. Was man aber daran klar ersehen konnte, war nicht, dass was die Allgemeinheit ansprechen sollte, sondern eigentlich die Tatsache, dass es hauptsächlich evolutiv alte Kerngebiete waren deren Aktivität dort sichtbar gemacht worden waren. Was sich darin bergründet, dass sich zumindest seit der Wirbeltierevolution auch schon die ersten bekannten Fische vermehren können mussten. Zur Vermehrung gehört aber eben mehr als die Befähigung zur Kopulation, denn bevor es dazu kommen kann ist Kognition gefragt, ebenso wie danach, wenn es darum geht die besten Überlebensvoraussetzungen für den Nachwuchs zu realisieren. Letzteres ist essentieller Bestandteil der Überlebensfähigkeit einer jeden Art (siehe jüngstes herpetologisches Beispiel: Schäfer et al., 2019). Kognition ist also auch eine uralte Grundvoraussetzung für Partnersuche, soziale Interaktion (siehe auch Kommentar zu Crews et al., 2006), Inzuchtvermeidung, ebenso wie zur Nistplatzsuche, dem Nestbau und dem Anlernen des Nachwuchses. Sicher sind diese Eigenschaften unterschiedlich deutlich ausgeprägt und müssen je nach Umweltbedingungen auch mit anderen Reproduktionsstrategien gemeistert werden (siehe Romiguier et al., 2014). Aber wenn wir es mal nur auf Schildkröten beschränken finden wir für alle diese essentiellen Punkte klare und eindeutige Belege dafür wozu auch in ihrer Evolution Kognition einen Beitrag leistet (siehe Kommentar zu Roth II & Krochmal, 2018). Wir erkennen daran auch sehr deutlich, dass Kognition und komplexeres Verhalten von der Komplexität der jeweiligen Lebensräume mitbestimmt wird und daraus wird auch deutlich, dass es sich dabei nicht nur um eine für eine bestimmte Spezies spezifische Kognitionsfähigkeit geht, sondern wir sollten auch klar erkennen, dass für viele Individuen einer Art die den Randbereich ihrer ökologischen Nische (Verbreitungsgrenze) besiedeln oft schwierigere und komplexere Umweltbedingungen gibt als im optimalen Zentrum ihres Verbreitungsgebiets. Diese Randbereiche erfordern häufig den Umgang mit suboptimaleren Lebensbedingungen oder die Interaktion mit anderen verwandten Arten wo sich deren Lebensräume überschneiden und die uns heute aus der molekularen Taxonomie als sogenannte Hybridisierungszone viel geläufiger sind als eine Zone die vielleicht auch komplexere Verhaltens- und Anpassungsweisen bedingt. Ja und sehr wahrscheinlich trägt in diesem Zusammenhang dann auch Hybridisierung und Introgression zur Anpassung bei (Yuan et al., 2019, Hamilton & Miller, 2015). Das solche Erkenntnisse und Überlegungen auch letztendlich Konsequenzen für die praktische Arterhaltungsbiologie und das Artenschutzmanagement haben, habe ich in einem erweiterten Kommentar verdeutlicht und zur Diskussion gestellt (siehe Bidmon, 2019).

Literatur

Bidmon, H.-J. (2019): Praktisch muss es sein! Ästhetik versus Nutzen und Zielsetzung in der Tierhaltung: Ein mahnender Kommentar zu aktuellen Entwicklungen. – Schildkröten im Fokus 16(3): 12-25.

Crews, D., W. Lou, A. Fleming & S. Ogawa (2006): From gene networks underlying sex determination and gonadal differentiation to the development of neural networks regulating sociosexual behavior. – Brain Research 1126: 109-121.

Corringer, P. J., F. Poitevin, M. S. Prevost, L. Sauguet, M. Delarue & J. P. Changeux (2012): Structure and pharmacology of pentameric receptor channels: from bacteria to brain. – Structure 20 (6): 941–956.

Hamilton, J. A. & J. M. Miller (2015): Adaptive introgression as a resource for management and genetic conservation in a changing climate. – Conservation Biology: DOI: 10.1111/cobi.12574 oder Abstract-Archiv.

Northcutt, R. G. (2013): Variation in reptilian brains and cognition. – Brain Behavior and Evolution 82 (1): 45–54 oder Abstract-Archiv.

Richardson, K. (2010) The Evolution of Intelligent Systems: How Molecules became Minds. – Palgrave & MacMillan, New York, S. 234.

Romiguier, J., P. Gayral, M. Ballenghien, A. Bernard, V. Cahais, A. Chenuil, Y. Chiari, R. Dernat, L. Duret, N. Faivre, E. Loire, J. M. Lourenco, B. Nabholz, C. Roux, G. Tsagkogeorga, A. A.-T. Weber, L. A. Weinert, K. Belkhir, N. Bierne, S. Glémin & N. Galtier (2014): Comparative population genomics in animals uncovers the determinants of genetic diversity. – Nature 515: 261–263 & 9 S. Supplements oder Abstract-Archiv.

Roth, T. C. 2nd & A. R. Krochmal (2018): Of molecules, memories and migration: M1 acetylcholine receptors facilitate spatial memory formation and recall during migratory navigation. – Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 285 (1891) oder Abstract-Archiv.

Roth II, T. C. & A. R. Krochmal (2015): The Role of Age-Specific Learning and Experience for Turtles Navigating a Changing Landscape. – Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2014.11.048 oder Abstract-Archiv.

Roth, T. C. II, A. R. Krochmal, W. B. Gerwig 4th, S. Rush, N. T. Simmons, J. D. Sullivan & K. Wachter (2016): Using Pharmacological Manipulation and High-precision Radio Telemetry to Study the Spatial Cognition in Free-ranging Animals. – Journal of Visualized Experiments 6(117) oder Abstract-Archiv.

Schäfer, M., S. Tsekané, F. A. M. Tchassem, S. Drakulić, M. Kameni, N. L. Gonwouo & M.-O. Rödel (2019): Goliath frogs build nests for spawning – the reason for their gigantism? – Journal of Natural History 53(21-22): 1263-1276; DOI: 10.1080/00222933.2019.1642528.

Veits, M., I. Khait, U. Obolski, E. Zinger, A. Boonman, A. Goldshtein, K. Saban, R. Seltzer, R. Ben-Dor, P. Estlein, A. Kabat, D. Peretz, I. Ratzersdorfer, S. Kryloy, D. Chamovitz, Y. Sapir, Y. Yoval & L. Hadany (2019): Flowers respond to pollinator sound within minutes by increasing nectar sugar concentration. – Ecology Letters 22: 1483-1492; DOI: 10.1111/ele.13331.

Wilkinson, A. & L. Huber (2012): Cold-Blooded Cognition: Reptilian Cognitive Abilities. – S. 129–143 in: Vonk, J. & T. K. Shackelford (Hrsg.): The Oxford Handbook of Comparative Evolutionary Psychology. – New York, NY, (Oxford University Press) oder Abstract-Archiv.

Yuan, M. L., K. N. White, B. B. Rothermel, K. R. Zamudio & T. D. Tuberville (2019): Close kin mating, but not inbred parents, reduces hatching rates and offspring quality in a threatened tortoise. – Journal of Evolutionary Biology oder Abstract-Archiv.

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