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Woher kommt der Mensch? (1) : Unser Stammbaum im Mathe-Style

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Eine Rekonstruktion der Menschheitsgeschichte: Homo sapiens auf dem Weg aus Afrika zur Arabischen Halbinsel Bild: Aus: Die Geschichte des Menschen

Charles Darwin hat es geahnt: Die Arten in unserer Gattung sind schwer abzugrenzen, Ordnung schaffen ist schwierig. Mit Mathematik kommen wir jetzt hoffentlich weiter.

          9 Min.

          Im Jahr 1836 besuchte Charles Darwin auf seiner Weltumsegelung an Bord der „Beagle“ Südafrika. Ein Jahr später machte er sich bereits Gedanken zur Evolution von Arten. Es war ihm früh bewusst, dass eine klare Abgrenzung zwischen Arten schwierig ist. Diese Problematik wurde von ihm in zwei umfangreichen Büchern behandelt, die 1851 und 1854 erschienen. In seinem später veröffentlichten berühmten Buch „Über die Entstehung der Arten“ beschrieb er die Notwendigkeit, Unterschiede zwischen Arten möglichst genau zu beschreiben und messbar zu machen, doch war Darwin selbst kein Mathematiker. Seither wurden in der vergleichenden Untersuchung anatomischer Merkmale verschiedener moderner und ausgestorbener Tierarten anhand von Skelettresten enorme Fortschritte erzielt.

          In der Paläoanthropologie sind vor allem fossile Schädelreste im Detail untersucht worden, um Arten wie Australopithecus africanus aus Südafrika, Homo habilis aus Ostafrika und Homo erectus aus Afrika und Asien zu unterscheiden. Doch die paläontologischen Wissenschaften haben immer noch große Probleme, Arten zu unterscheiden, da oft nur wenige fossile Überreste des Skelettes vorhanden sind und so die grundlegende Frage bleibt: Wie definieren wir eine Art, insbesondere, wenn es die fossilen Schädelreste von ausgestorbenen Verwandten von Homo sapiens betrifft, die vor rund 2 Millionen Jahren lebten?

          Ein Puzzle: 1700 Knochen und Fragmente des Homo naledi.
          Ein Puzzle: 1700 Knochen und Fragmente des Homo naledi. : Bild: AFP

          Eine Methode zur Bewertung der Unterschiede zwischen Arten bietet die Mathematik mit der sogenannten Regression. Ich habe die Regressionsgleichung angewandt, um eine statistische Wahrscheinlichkeit zu definieren, mit der die Zugehörigkeit einer Auswahl fossiler Reste zu einer Art berechnet werden kann. Dies kann hilfreich sein bei der Bewertung der Unterschiede zwischen Hominiden-Arten aus Afrika und anderen Gebieten, da unter der Berücksichtigung paläoklimatischer und habitatbezogener Veränderungen auf dem afrikanischen Kontinent vor etwa 1,8 bis 3 Millionen Jahren offensichtlich keine klare Grenze in den anatomischen Merkmalen zwischen Australopithecus und Homo besteht.

          Doch zunächst zurück zu Charles Darwin. Er hatte, als er die Welt umsegelte, die Gelegenheit, auf vielen Erdteilen die enorme Vielfalt lebender Pflanzen und Tiere zu sehen. Bevor er 1859 sein Buch „Über die Entstehung der Arten“ veröffentlichte, widmete er einen Großteil seiner Zeit der Untersuchung des Konzepts der Arten. Hierfür studierte er eine als Rankenfußkrebse bekannte Tiergruppe. Bei der Beschreibung dieser Tiere stieß er auf ein Problem. Ihm wurde klar, dass die Grenzen zwischen Arten anfingen, sich aufzulösen, je mehr Rankenfüßer-Arten sich in seiner Sammlung anhäuften. Zu Beginn war es recht einfach, ein Exemplar der Art A von einem Exemplar der Art B zu unterscheiden, doch mit einer steigenden Anzahl von Exemplaren von A und B wurde die Abgrenzung zwischen den einzelnen Arten immer verschwommener - bis er schließlich große Schwierigkeiten hatte, die Arten zu klassifizieren.

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