Zweiter Supermuskel in der Chamäleonzunge entdeckt
Wissenschaftler beschäftigen sich seit Menschengedenken damit, wie die Zunge von Chamäleons so extrem lang aus dem Maul herausgeschossen werden kann. US-amerikanishe Biologen haben nun ein weiteres Puzzlestück zur Funktion der Chamäleonzunge klären könen.
In der Studie wurde an 15 Jemenchamäleons (Chamaeleo calyptratus) verschiedenen Experimente durchgeführt. Alle 15 Tiere wurden zunächst mittels überdosierter Gasnarkose narkotisiert, um sie dann mittels Dekapitation zu töten. Die vier Zungenmuskeln wurden dann herauspräpariert und in Messgeräte eingespannt. Mittels Stroms wurden die Muskeln stimuliert und die passive/aktive Kräfte sowie verschiedene Muskellängen gemessen. Anschließend wurden eine Reihe Berechnungen durchgeführt und Muskeln histologisch untersucht. Zusätzlich wurden Embryonen immunhistochemisch untersucht, die man zuvor aus Eiern gewonnen hatte, um festzustellen, ob die Zungenmuskeln in ihrer Entwicklung aus der gleichen oder zwei unterschiedlichen Muskelanlagen hervorgehen.
Die Ergebnisse der Studie sind sehr interessant und stützen sich vor allem auf die sogennanten Sarkomere der Muskeln. Ein Sarkomer ist die kleinste kontraktile Einheit des Muskels – also der Teil, der für die Ausdehnung und Kontraktion der Muskulatur zuständig ist. An beiden Enden jedes Sarkomers liegen die sogenannten Zwischenscheiben, abgekürzt Z-Scheiben. Quergestreifte Muskulatur, also unter anderem die Muskeln, die Arme, Beine und Körperstamm eines Wirbeltieres bewegen, können sich etwa auf die Hälfte ihrer Ruhelänge verkürzen. Bei Chamäleons gibt es jedoch einen ganz speziellen Typ Muskel, den sogenannten superkontrahierenden Muskel. Dabei handelt es sich per Definition um einen quergestreiften Muskel, dem es möglich ist, sich auch auf weniger als die Hälfte seiner Ruhelänge zu verkürzen. Beim Rektraktor der Zunge, dem Musculus hyoglossus, handelt es sich um genau so einen Muskel. Bei diesem Muskel sorgen perforierte Z-Scheiben an den Sarkomeren dafür, dass er sich weitaus besser ausdehnen kann als normale quergestreifte Muskulatur.
In der vorliegenden Studie wurde festgestellt, dass noch ein zweiter superkontrahierender Muskel am Zungenschuss beteiligt ist: Der Musculus sternohyoideos superficialis. Bei seinem Gegenstück, dem Musculus sternohyoideus profundus, konnten jedoch keine perforierten Z-Scheiben an den Sarkomeren nachgewiesen werden. Sein Längen-Spannungs-Verhältnis entsprach jedoch den beiden superkontrahierenden Zungenmuskeln. Das könnte aber durch den sehr breiten Ansatz des Muskels am Zungenbein kompensiert werden. Während des Zungenschusses werden diese Bereiche des Zungenbeins schnell gedreht, was die Sarkomere mechanisch verändern könnte.
Mittels Immunhistochmie konnten die Biologen außerdem an Chamäleon-Embryonen zeigen, dass die beiden Muskeln sich aus unterschiedlichen Anlagen entwickeln, was zur unterschiedlichen Ausprägung der Sarkomere passt. Sowohl der Musculus hyoglossus als auch die Musculi sternohyoidei bilden einen gemeinsamen Muskelapparat, wobei einer der Muskeln sogar bis ans Brustbein reicht. Das bedeutet, dass die maximale Länge der Chamäleonzunge beim Schuss nicht nur durch die besonderen Eigenschaften der Zungenmuskulatur ermöglicht wird, sondern auch durch die Gesamtlänge des Muskelapparates. Bei keinem anderen Wirbeltier weltweit wurden bisher zwei superkontrahierende Muskeln nachgewiesen.
Feats of supercontractile strength: functional convergence of supercontracting muscle properties among hyoid musculature in chameleons
Nikole G. Schneider, Nicholas A. Henchal, Raul E. Diaz Jr., Christopher V. Anderson
Proceedings B of Royal Society Publishing, 2025
DOI: 10.1098/rspb.2025.0078
Abbildung: Schematische Darstellung der Zungenmuskulatur und des Zungenbeins beim Jemenchamäleon aus der genannten Publikation
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