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Evolution : Die frühen Experimente am Menschen

Die fünf rekonstruierten Homo-erectus-Schädel von Dmanisi Bild: Ponce de Léon, Christoph Zollikofer, Universität Zürich

Was immer uns Kultur bedeutet, die Natur war zuerst da. Und die Evolution formt uns weiter - schneller und radikaler, als viele denken. Der Aufgalopp der Gattung Homo, und was es außer niederländischen Riesen noch so an Überraschungen gibt.

          Zuerst hat man sie auf der ganzen Linie angezweifelt, dann zürnte man ihren Vordenkern, bis man zähneknirschend akzeptieren und bald erkennen musste: Die biologische Evolution ist eine gewaltige Macht, die den Menschen im Inneren wie Äußeren mehr formte, als manchen lieb ist. Nichts steht still. Ob wir wollen oder nicht, auch der Mensch, dieses egomanische Kulturwesen, unterliegt dem starken selektiven Wandel der Natur - möge er sich auch noch so emanzipiert fühlen und seine Instinkte am liebsten in eine stille evolutionäre Schmuddelecke mit dem Hinweis „Darwinismus, nicht berühren“ stecken.

          Oberschenkelknochen und Beckenfragment eines 1,9 Millionen Jahre alten Homo erectus, der morphologische Züge des grazileren Homo habilis trug.
          Oberschenkelknochen und Beckenfragment eines 1,9 Millionen Jahre alten Homo erectus, der morphologische Züge des grazileren Homo habilis trug. : Bild: Foto MU News Bureau
          Joachim  Müller-Jung

          Redakteur im Feuilleton, zuständig für das Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Niederländische Herren dürften sich über die mächtige Biologie kaum beschweren. Von der einstmals kleinsten europäischen Armee ist man an die absolute Weltspitze geklettert. Im achtzehnten Jahrhundert waren niederländische Soldaten noch im Schnitt 1,65 Meter groß. In nur hundertfünfzig Jahren sind sie anschließend um zwanzig Zentimeter gewachsen. Nordamerikanische Männer, zum Vergleich, sind in derselben Zeit um gerade einmal sechs Zentimeter größer geworden. Und wie eine internationale Forschergruppe kürzlich in den „Proceedings B“ der Royal Society gezeigt hat, sind dafür nicht nur die bessere medizinische Versorgung oder die zunehmende Vorliebe der Niederländer für Milchprodukte verantwortlich. Auch der Genpool tendenziell größerer Männer hat sich deutlich vergrößert. Kurz gesagt: Größere Männer waren reproduktionstechnisch plötzlich massiv im Vorteil. Sie erzeugten überdurchschnittlich viele Kinder, viele auch vergleichsweise spät noch. Warum ausgerechnet die Niederländer so zulegten, obwohl das Größenwachstum im Rest der westlichen Welt eher gemächlich zunahm, ist dabei gar nicht so leicht zu erklären. Klar aber ist: Das niederländische Beispiel zeigt, wie hochgradig variabel die Anatomie des Menschen auch heute noch ist.

          Verändert sich die Umwelt, ändert sich der Mensch. Er ist nicht nur kulturell unglaublich flexibel, auch die Zusammensetzung seiner Gene und Genvarianten, seine Morphologie und Anatomie ändern sich unter dem Druck der Anpassung und im Zuge der Zivilisation mit erstaunlicher Geschwindigkeit.

          Fragen an Prof. Lortkipanidse : Ein schönes Bild des Homo

          Henry Harpending von der University of Utah hat schon vor ein paar Jahren überschlagen, dass sich die Variabilität der genetischen Ausstattung seit der Abspaltung von den affenartigen Vormenschen auf das Hundertfache gesteigert haben dürfte. Und die Mathematikerin Kelley Harris hat diese evolutionäre Beschleunigung nun untermauert. Sie hat sich in den Genomdaten aus dem „1000 Genomes“-Projekt ein Spektrum an Mutationen angesehen, das sich nach der Auswanderung des modernen Menschen aus Afrika in den unterschiedlichen Erdteilen etablierte. Der Hintergrund ist einfach: Seitdem der moderne Mensch in nördliche Erdteile übergesiedelt ist und die dunkle Hautpigmentierung verloren hat, ist er stärker den schädlichen UV-Strahlen der Sonne ausgesetzt; der molekulare Apparat im Zellkern, der für die Reparatur solcher DNA-Schäden sorgt, unterlag mit dem Auszug aus Afrika einem verstärkten Selektionsdruck. Harris kommt in ihrer Analyse von Dutzenden Mutationen zu dem Schluss: Die Mutationsrate variiert von einer Region zur anderen und hat sich seit der Abspaltung der asiatischen Linie von Homo sapiens bei den Europäern besonders stark erhöht - um mindestens 50 Prozent allein in den vergangenen 40 000 bis 80 000 Jahren, schreibt Harris in den „Proceedings“ der amerikanischen Nationalen Akademie der Wissenschaften.

          Freigelegter Schädel an der Dmanisi-Fundstelle
          Freigelegter Schädel an der Dmanisi-Fundstelle : Bild: National Museum Georgien

          Das deckt sich mit den Befunden von Genomforschern der Washington University in St. Louis. Sie haben Daten von fast 3500 Personen ausgewertet, die im Internationalen HapMap-Projekt und dem „1000 Genomes“-Projekt über das sogenannte Gephyrin-Gen auf Chromosom 14 gesammelt worden waren. Das Protein, das mit diesem Gen hergestellt wird, nimmt im Gehirn eine Schlüsselstellung ein. Es reguliert die Produktion diverser Rezeptoren, die - verankert an den Oberflächen der Nervenzellen und ihrer Fortsätze - über das Wohl und Wehe der Hirnfunktion und damit über ein mögliches Versagen bei Epilepsie, Schizophrenie oder Alzheimer bestimmen. Millionen von Daten über Genvarianten wurden erfasst und mit Kombinatorik ausgewertet. So hat man zeigen können, wie sich nach einer Aufspaltung zweier Varianten vor Tausenden von Jahren - „Yin“ und „Yang“ - die beiden Genpools extrem schnell auseinanderdrifteten und heute jeweils an mehr als 140 Stellen von der ursprünglichen Genvariante abweichen.

          Evolutionäre Drift der Frühmenschen

          In den großen bevölkerungsweiten Genomstudien, angefangen vom nationalen Sequenzier-Projekt auf Island bis zum britischen Projekt, lassen sich entsprechende evolutionäre Spuren immer wieder finden, nicht zuletzt in den jüngsten Veröffentlichungen in „Science“ und „Nature“. Interessant sind molekulare Befunde nicht nur für die Medizin, sie fließen auch zunehmend mit in die Bewertung der Menschheitsgeschichte ein. Der Anthropologie fehlen freilich noch immer aussagekräftige molekularbiologische Details, wenn der Blick über ein paar zehn- bis hunderttausend Jahre alte Knochenüberreste etwa der Neandertaler und moderner Menschen hinausgeht. Die genetische Sequenzierung fossiler Knochen, die bis zu den Wurzeln der Gattung Homo vor gut 2,8 Millionen Jahre reichen, scheint angesichts der Instabilität der DNA noch schier aussichtslos. Trotzdem dringen Forscher wie der Direktor des Nationalmuseums von Georgien, David Lordkipanidze, darauf, mehr Daten zu sammeln und über rein morphometrische Momentaufnahmen und subjektive Interpretationen hinauszukommen: „Wir brauchen dringend mehr harte Wissenschaft in unserem Gebiet“, sagte der Träger des Humboldt-Preises und Gastforscher am Senckenberg-Museum unlängst beim Bamberger Preisträgertreffen. Der Georgier beklagt das taxonomische Chaos, das bei der Einordnung der großteils winzigen Überreste von Homo-Fossilfunden entstanden ist. „Es existieren Stammbäume, in denen fünfzehn bis siebzehn unterschiedliche Homo-Arten beschrieben werden, bis zu fünf sollen gleichzeitig

          Die Fundstelle Dmanisi D4500 in Georgien
          Die Fundstelle Dmanisi D4500 in Georgien : Bild: National Museum Georgien

          in Afrika nebeneinandergelebt haben. Gleichzeitig haben wir inzwischen 26 unterschiedliche Definitionen, was eine Art ausmacht“, sagte Lordkipanidze. Bei aller evolutionären Geschwindigkeit - diese „artifizielle“ Aufspaltung der Vorläufer des Homo sapiens in unterschiedliche Spezies gehe zu weit.

          Nur allmählich reift offenbar in der Anthropologen-Gemeinde die Überzeugung, dass ein Großteil der vermeintlichen taxonomischen Vielfalt oft nicht mehr ist als ein Artefakt. In Wirklichkeit waren schon die Frühmenschen äußerlich sehr variabel - die Mitglieder einer Population konnten sich je nach den ökologischen Anpassungen ebenso in Größe und Aussehen unterscheiden wie heutige Menschen.

          Homo erectus, der „aufgerichtete Mensch“, der erste Global Player seiner Gattung, legt dafür immer öfter Zeugnis ab. Anders als andere Arten wie Homo rudolfensis mit recht wenigen Belegen, der deutlich früher im Süden Afrikas gelebt und dort neben Homo habilis existiert haben soll, gibt es von Homo erectus von Afrika bis ins ferne Asien zahlreiche Fossilbelege. Die wenigsten freilich sind so gut und vielzählig erhalten wie die Homo-erectus-Funde aus Dmanisi in Georgien. An dem Fundort, einem von 400 paläolithischen Fundstellen zwischen Schwarzem und Kaspischem Meer, werden seit Anfang der neunziger Jahre in einem Vulkangebiet von insgesamt knapp 50 000 Quadratmetern immer wieder neue Frühmenschenfossilien und Werkzeuge ausgegraben - Fragmente junger und alter Frühmenschen, von Männern und Frauen. Mit einem Alter von knapp 1,8 Millionen Jahre gelten die Dmanisi-Funde als frühester Nachweis für den Auszug des afrikanischen Frühmenschen nach Europa und Asien.

          Fossilien-Reichtum in Georgien

          Spätestens nach einer Veröffentlichung von Lordkipanidze zusammen mit Christoph Zollikofer und Marcia de Léon von der Universität Zürich in „Science“  vor anderthalb Jahren ist klar, wie wichtig dieser Fundort für die Bewertung der Homo-erectus-Vielfalt werden könnte. Seinerzeit wurde der erste, und nach vier Teilschädeln auch annähernd komplette Schädel präsentiert. Die Rekonstruktion am Computer hat deutlich gezeigt, dass es sich bei aller Verschiedenheit im Aussehen sehr wahrscheinlich um ein und dieselbe Art gehandelt hatte. „Sie unterscheiden sich, ebenso wie sich beliebige Menschen- oder Schimpansen-Individuen voneinander unterscheiden können“, sagt Lordkipanidze. Einen eigenen „Homo georgicus“, wie er kurzfristig angedacht war, gibt es nicht.

          Die Frage lautete von da an mehr denn je: Handelt es sich bei der oft postulierten Artenvielfalt der Frühmenschen in Afrika nicht vielleicht vielmehr um eine Vielfalt innerhalb einer Art?

          Die Sache werde erheblich komplexer, warnte im Sommer 2012 der britische Anthropologe Bernard Wood, der selbst an der taxonomischen Verschiebung zahlreicher Homo-erectus-Funde im Artenspektrum beigetragen hatte. Wie komplex, das deutete auch Carol Ward von der University of Missouri an. Sie hat jüngst die Analyse von 1,9 Millionen Jahre alten Oberschenkel- und Beckenfragmenten aus einem der zentralen Fundorte in Kenia, in Koobi Fora am Turkana-See, vorgestellt. Im „Journal of Human Evolution“ stellt sie fest: „Offensichtlich unterschieden sich die Frühmenschen der Gattung Homo nicht nur in den Gesichtern und Kiefern beträchtlich, sondern auch im restlichen Körper.“ Ihr Team hatte ermittelt, dass die beiden Knochen „höchst unterschiedliche physische Züge“ besitzen; Oberschenkel und Becken waren sehr viel dünner als für einen Homo erectus üblich.

          Dmanissi, im Hintergrund ist die überdachte Ausgrabungsstätte zu sehen.
          Dmanissi, im Hintergrund ist die überdachte Ausgrabungsstätte zu sehen. : Bild: Fernando Javier Urquijo

          Ein entscheidender Grund für die Diversität, die jetzt immer klarer zutage tritt, sind die von Lordkipanidze beklagten Nachweislücken. Nicht einmal ein halbes Dutzend gut erhaltener FrühmenschenSkelette aus der Gattung gibt es, bei denen sich zudem auch Schädel und Gliedmaßen eindeutig zuordnen lassen. Das meiste sind kleinere, oft schwer zuzuordnende Fragmente. Selbst Geschlechterunterschiede lassen sich so schwer erkennen.

          Wie komplex die Sache wirklich ist, haben auch Manuel Will von der Universität Tübingen und Jay Stock von der University Cambridge mit ihrer statistischen Auswertung von mehr als drei Dutzend Knochenbruchstücken aus den zentralen Fundstätten in Koobi Fora in Kenia, der Olduvai-Schlucht in Tansania und in Dmanisi vor Augen geführt. In ihrem Bericht im „Journal of Human Evolution“ haben sie mit Regressionsanalysen gezeigt, wie sich die Körpergröße der Frühmenschen mit Hilfe von Knochenfragmenten aus Afrika und Eurasien in etwa rekonstruieren lässt. Bewusst haben sie dabei auf eine Zuordnung der Knochen zu Homo-Arten vermieden. Die Auswertung hat vor allem eines gezeigt: Von einer linearen Entwicklungslinie kann selbst innerhalb einer Art wie Homo erectus nicht die Rede sein.

          Spätes Größenwachstum des Homo erectus

          Lange dachte man, dass Homo erectus nach dem Erwerb des aufrechten Gangs zuerst in Afrika größer wurde und danach in den Norden auswanderte. Speziell die Funde in Dmanisi hingegen zeigen, dass vergleichsweise kleine Populationen nach Eurasien auswanderten und offenbar erst später, zwischen 1,7 und 1,5 Millionen Jahren das Größenwachstum einsetzte. Zu jener Zeit wurden die Frühmenschen in Koobi Fora vermutlich schon zwischen 1,56 und 1,78 Meter groß, während ihre in der vergleichsweise nahe gelegenen Olduvai-Schlucht afrikanischen Zeitgenossen maximal zwischen 1,46 und 1,61 Meter hoch wuchsen - etwa die gleiche Körpergröße wie die kleinen Individuen aus Dmanisi. „Die Steigerung der Körpergröße war keine Voraussetzung, um unserer Gattung die Ausbreitung nach Eurasien zu ermöglichen“, folgern Will und Stock.

          Auch die Vorfahren des modernen Menschen Homo sapiens waren demnach sehr unterschiedlich gebaut. Die morphometrische Vielfalt der Menschen entspricht gewissermaßen ihrer ökologischen Bandbreite - und ihrer in geologischen Zeiträumen gesehen erstaunlich schnellen Evolution. Vor allzu schnellen Artfestschreibungen sei deshalb mehr denn je zu warnen, warnte Humboldt-Preisträger Lordkipanidze: „Den amerikanischen Basketballspieler Shaquille O’Neill und Hollywoodstar Danny DeVito würden wir ja auch nicht zwei unterschiedlichen Menschen-Spezies zuordnen.“

          Quelle: F.A.Z.

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