Vergleichende Merkmale des Achsenskeletts verschiedener Wirbeltierarten

Verschiedene Säugetierarten haben im Laufe ihrer evolutionären Entwicklung ihre ökologischen Nischen besetzt, die sich unter anderem in den Interaktionsbedingungen ihres Organismus mit dem Gravitationsfeld der Erde unterscheiden. Aus diesem Grund hat das Achsenskelett der Wirbeltiere im Laufe der Evolution erhebliche Veränderungen erfahren. Die phylogenetisch ursprüngliche Form der Wirbelsäule ist die Chorda dorsalis (Rückenmark) – ein Zellstrang endomesodermalen Ursprungs, der bei der überwiegenden Mehrheit der Wirbeltiere und beim Menschen durch Skelettelemente ersetzt wird. Als permanentes Organ existiert die Chorda dorsalis bei einigen niederen Wirbeltieren. Bei den meisten Wirbeltieren bleibt die Chorda dorsalis im Erwachsenenalter in den Wirbeln (bei Fischen), in den Wirbelkörpern (bei Amphibien) und in Form eines Gallertkerns (bei Säugetieren) erhalten. Das Achsenskelett durchläuft in der Ontogenese drei Entwicklungsstadien:

• Akkordplatten (Rudiment einer Saite);
• teilweiser Ersatz durch Knorpelelemente;
• die Entstehung des Achsenskeletts.

So wird das Skelett bei Acrania durch eine Chorda dorsalis und zahlreiche Stäbchen aus dichtem, gallertartigem Gewebe dargestellt, die das Skelett der ungepaarten Flossen und die Stütze des Kiemenapparates bilden. Bei Lanzettfischen bestehen die Wirbel aus einer nahezu faserlosen Zellmasse. Bei Rundmäulern bleibt die Chorda dorsalis lebenslang erhalten, es bilden sich jedoch Wirbelrudimente, kleine paarige Knorpelgebilde, die gleichmäßig über der Chorda dorsalis angeordnet sind. Sie werden als obere Bögen bezeichnet. Bei primitiven Fischen erscheinen neben den oberen Bögen auch untere Bögen und bei höheren Fischen die Wirbelkörper. Die Wirbelkörper der meisten Fische und Tiere höherer Klassen bestehen aus dem die Chorda dorsalis umgebenden Gewebe sowie aus den Basen der Bögen. Ober- und Unterbögen verwachsen mit den Wirbelkörpern. Die Enden der oberen Bögen verwachsen und bilden einen Kanal, in dem sich das Rückenmark befindet. An den unteren Bögen erscheinen Fortsätze, an denen die Rippen befestigt sind.

Die Reste der Sehne sind bei Fischen zwischen den Wirbelkörpern erhalten. Fische haben zwei Abschnitte der Wirbelsäule: Rumpf und Schwanz. Die Funktion des ersten besteht darin, die inneren Organe zu stützen, der zweite darin, an der Bewegung des Körpers teilzunehmen.

Der Wirbelkörper entwickelte sich bei verschiedenen Wirbeltiergruppen unabhängig von der Chorda dorsalis. Der knöcherne Wirbelkörper entwickelt sich im Bindegewebe zunächst als dünner Zylinder. Bei einköpfigen und zweiatmigen Tieren entwickeln sich die Wirbelkörper unmittelbar als kalkhaltige ringförmige Ablagerungen um die Chorda dorsalis.

Phylogenetisch wird das Bindegewebsskelett durch Knorpel und das Knorpelskelett durch Knochen ersetzt. Während der ontogenetischen Entwicklung wiederholt sich dieser Ablauf. Weitere Veränderungen der Wirbelsäule hängen von der Entwicklung der Muskulatur und des Achsenskeletts während der Körperbewegungen ab. Die Wirbelsäule eines Erwachsenen weist Spuren dieses Entwicklungsverlaufs auf.

Bei Erwachsenen weist die Wirbelsäule spezifische Anpassungsmerkmale auf, die mit der vertikalen Körperhaltung zusammenhängen. Beim aufrechten Gehen wirkt das Gewicht des Kopfes auf die Wirbelsäule, und die schwach entwickelte Gesichtsregion benötigt keine starken Hinterhauptmuskeln. Daher sind der Hinterhauptvorsprung und andere Erhebungen und Unregelmäßigkeiten am Schädel beim Menschen schwach ausgeprägt.

Der Unterschied im Aufbau der oberen und unteren Gliedmaßen eines Menschen ist auf die unterschiedlichen Funktionen der Arme und Beine im Zusammenhang mit dem aufrechten Gehen zurückzuführen. Die Vorderbeine von Tieren dienen wie die Hinterbeine als Stütze für den gesamten Körper und sind Bewegungsorgane, daher gibt es keinen starken Unterschied in ihrem Aufbau. Die Knochen der Vorder- und Hinterbeine von Tieren sind groß und massiv, ihre Bewegungen sind gleichermaßen monoton. Die Gliedmaßen eines Tieres sind zu den abwechslungsreichen, schnellen und geschickten Bewegungen, die für die menschliche Hand charakteristisch sind, überhaupt nicht fähig.

Das Vorhandensein von Krümmungen in der menschlichen Wirbelsäule (Hals- und Lendenlordose, Brust- und Kreuzbeinkyphose) dient der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts und der Bewegung des Körperschwerpunkts in eine vertikale Position. Tiere haben solche Krümmungen nicht.

Hinsichtlich des Aufbaus der Wirbelsäule (fünf Abschnitte, 33–34 Wirbel) nimmt der Mensch unter den Säugetieren eine besondere Stellung ein. Die hintereinander angeordneten Wirbel bilden zwei Säulen – die vordere, die aus den Wirbelkörpern besteht, und die hintere, die aus den Bögen und Zwischenwirbelgelenken besteht. Beim Menschen ist der Kopf gut ausbalanciert und bei vierbeinigen Säugetieren wird er von Bändern und Muskeln aufgehängt, die hauptsächlich an den Halswirbeln und den Dornfortsätzen der Brustwirbel beginnen. Beim Menschen besteht der zervikale Abschnitt der Wirbelsäule aus 7 Wirbeln. Mit Ausnahme der ersten beiden zeichnen sie sich durch kleine, niedrige Körper aus, die sich zum letzten G hin allmählich erweitern. Bei anderen Säugetieren sind sie extrem massiv und verkürzen sich nach unten hin allmählich, was durch die Position des Kopfes bedingt ist. Ein Merkmal der menschlichen Halswirbel ist der gegabelte Dornfortsatz. Folgendes unterscheidet sich vom allgemeinen Halswirbeltyp: der Atlas, der keinen Körper und keinen Dornfortsatz hat. Ein charakteristisches Merkmal des _7. Epistropheuswirbels (axialer Wirbel) C ist das Vorhandensein eines senkrecht vom Wirbelkörper nach oben gerichteten Zahns, um den sich der Atlas wie um eine Achse zusammen mit dem Schädel dreht. Der siebte Halswirbel zeichnet sich durch einen langen und ungegabelten Dornfortsatz aus, der leicht durch die Haut tastbar ist und daher als hervorstehend bezeichnet wird. Darüber hinaus hat es lange Querfortsätze und seine Queröffnungen sind sehr klein.

Die Brustwirbelsäule eines Menschen besteht aus 12 Wirbeln. Es gibt Fälle, in denen Menschen eine 13. Rippe haben. Zwölf Rippenpaare verbinden alle Abschnitte des Brustskeletts zu einem relativ starren System, wobei die Gelenkflächen der Rippen auf den seitlichen Gelenkflächen zweier benachbarter Wirbel und der Bandscheibe liegen. Die Bandscheiben in der Brustwirbelsäule werden seitlich von den Rippengelenken bedeckt. Die Ausnahme bildet die Höhe des 12. und manchmal des 11. Wirbels, wo die Artikulation nicht auf Höhe der Bandscheibe, sondern direkt am Wirbelkörper erfolgt. In der Brustwirbelsäule sind die Bandscheiben breiter als die Körper der benachbarten Wirbel und ragen im vorderen und seitlichen Bereich etwas über diese hinaus, während dies im hinteren Bereich nicht zu beobachten ist.

In der Brustwirbelsäule sind die Querfortsätze eines erwachsenen Menschen stark nach hinten abgelenkt, wodurch die Rippen fast bis auf Höhe der Dornfortsätze nach hinten vorstehen. Dieses strukturelle Merkmal sowie die nach unten gerichtete Erhöhung der Wirbelkörper sind nur für den Menschen spezifisch und stellen eine Anpassung an die vertikale Position dar. Bei Tieren ist dies nicht zu beobachten.

Die Position der Gelenkfortsätze ist in verschiedenen Teilen der Wirbelsäule unterschiedlich. Aufgrund ihrer schrägen Position im Halsbereich verteilt sich das Gewicht des Kopfes nicht nur auf die Körper, sondern auch auf die Gelenkfortsätze. Bei Säugetieren liegen sie im Halsbereich weit voneinander entfernt und sind, ebenso wie die Körper der Halswirbel, extrem stark entwickelt. Beim Menschen befinden sich die Gelenkfortsätze im Brust- und Lendenbereich in der Frontal- bzw. Sagittalebene. In diesem Fall verteilt sich das Gewicht der darüber liegenden Teile hauptsächlich auf die Wirbelkörper, was zu einer Zunahme ihrer Masse beiträgt.

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