DAS HUNGRIGE HIRN

Die Frühmenschen hätten niemals derartig große Gehirne entwickeln können, und uns gäbe es heute gar nicht – wenn sie nicht einst ihren Speisezettel um eine entscheidende Komponente erweitert hätten: Fleisch. „VERGESSEN SIE NICHT, dass die Homininen vor zweieinhalb Millionen Jahren in erster Linie Primaten waren”, empfiehlt Charles Egeland. „Um ihr Verhalten zu verstehen, hilft ein Blick auf die heute lebenden Schimpansen. Die ernähren sich vor allem von Pflanzen, aber sie jagen auch gelegentlich kleine Tiere und fressen sie. Sie mögen den Geschmack von Fleisch. Warum soll das bei den Homininen anders gewesen sein?” Der Anthropologe von der University of North Carolina in Greensboro hat die Karriere der Frühmenschen zu erfolgreichen Großwildjägern rekonstruiert (siehe „Gejagte werden Jäger”, Teil 1 dieser Titelgeschichte). Am Anfang dieses Weges, unterstreicht Egeland, stand beileibe kein Wunder. Was geschah, war vielmehr die Weiterentwicklung eines vermutlich schon seit Millionen von Jahren angelegten Verhaltens, das auch Schimpansen heute zeigen: die Delikatesse Fleisch zu ergattern, sofern sie verfügbar ist. Die nächsten Verwandten des Menschen bestreiten höchstens fünf bis zehn Prozent ihrer Ernährung mit Fleisch von Wirbeltieren: Ein aus dem Nest gefallenes Vogeljunges, ein aus seiner Baumhöhle gestochertes Buschbaby, ein von der Gruppe in gemeinsamer Treibjagd gehetzter kleiner Colobusaffe. Doch vor dem frischen Kadaver eines Waldelefanten oder eines Zebras müsste eine Horde Schimpansen verhungern. Obwohl vor allem die männlichen Tiere große, spitze Eckzähne haben, können sie damit kein Fleisch aus einem kompakten Tierkörper reißen. Die frühesten Vertreter der Gattung Homo vor 2,5 Millionen Jahren – nach dem aktuellen Stand Homo rudolfensis – waren dazu sogar noch viel weniger imstande: Wie Fossilfunde zeigen, hatte diese Spezies neben großen, breiten Schneidezähnen recht menschenähnliche Eckzähne, deutlich kleiner als die von Schimpansen. Aber dieser frühe Homo stellte wohl als Erster Steinwerkzeuge her. 2,5 Millionen Jahre datiert die älteste Werkzeugkultur („Oldowan”) in Ostafrika zurück, und dort lebte auch vor 2,5 bis 1,9 Millionen Jahren Homo rudolfensis. Außer Hammersteinen haben die Archäologen scharfkantige Abschläge gefunden. Vielleicht haben diese Abschläge dem nur schimpansengroßen, aufrecht gehenden Rudolfensis-Menschen – grundsätzlich ein Vegetarier wie alle frühen Homininen – Zehntausende von Jahren lang nur zum Aufschlitzen hartschaliger Früchte gedient. DER ERSTE SCHNITT INS FLEISCH Irgendwann jedoch durchschnitt der erste dieser Steinsplitter die Haut einer verendeten Antilope oder eines Okapis, trennte eine Partie Muskelfleisch vom Knochen, säbelte mundgerechte Happen vom rohen Fleisch. Von da an hatten sich die Homininen eine neue Ressource erschlossen. Das machte sie nicht über Nacht zu Großwildjägern. Aber es eröffnete ihnen eine Option, die ihre Konkurrenten nicht hatten. Als die große Trockenheit vor zwei Millionen Jahren die Wälder Ostafrikas schrumpfen und die Grasflächen samt großen Wiederkäuerherden wachsen ließ, konnten die Homininen diese Option ziehen. Die älteste Fundstelle, an der Frühmenschen massenhaft Tiere zerlegt haben, ist auf 1,85 Millionen Jahre datiert und liegt in der Olduvai-Schlucht in Tansania (siehe Beitrag „Gejagte werden Jäger”). Auch jetzt machte Großwildfleisch nur einen kleinen Teil des Nahrungsspektrums aus. Selbst bei Homo erectus, dem aller Wahrscheinlichkeit nach ersten Großwildjäger der Menschheitsgeschichte, dürften es durchschnittlich gerade mal 10 bis 20 Prozent der Gesamt-Kalorienzufuhr gewesen sein, haben Anthropologen geschätzt. Aber schon diese gegenüber Schimpansen verdoppelte Fleischration verschaffte den Frühmenschen einen markanten Vorteil. Die Trockenzeit vor zwei Millionen Jahren war eine Zeit des verschärften Existenzkampfes, die ständig neue innovative Lösungen von den ums Überleben kämpfenden Homininen forderte: verbesserte Werkzeuge, Anpassungen im Sozialverhalten (Aufteilen von Aufgaben und Ressourcen innerhalb der Gruppe, verstärkte Kooperation), Entwicklung von Sammelstrategien für Knollen und Wurzeln, Entwicklung von Jagdstrategien. „Es war die Zeit der Selektion immer größerer Gehirne”, erläutert Charles Egeland. „ Und die wachsenden Gehirne wollten gefüttert werden.” Auf den Punkt gebracht: Ohne die Ausweitung des Fleischkonsums vor zwei Millionen Jahren wäre aus dem raschen Hirnwachstum der Gattung Homo nichts geworden. Und wir Menschen der Gegenwart hätten nie existiert. MAN IST, WAS MAN ISST „Der Energiebedarf von Gehirngewebe ist rund 16-mal so groß wie der von Skelettmuskulatur”, erklärt William Leonard. „Die Evolution größerer Menschengehirne konnte daher nur stattfinden durch das Umsteigen auf eine hinreichend qualitätvolle Ernährung – mit energiereichen Früchten und mit Fleisch.” Der Anthropologie-Professor von der Northwestern University in Evanston/Illinois hat 2007 eine umfangreiche Studie zu diesem Thema veröffentlicht. Zusammen mit seinen Kollegen Josh Snodgrass und Marcia Robertson spürte er dem Zusammenhang zwischen Gehirnentwicklung und Stoffwechsel in der Evolution des Menschen nach. „Menschen investieren einen viel größeren Teil ihres täglich verfügbaren Energiebudgets in die Versorgung ihres Gehirns als irgendein anderes Säugetier”, sagt Leonard. 20 bis 25 Prozent des sogenannten Grundumsatzes beim Erwachsenen fließen in den Hirnstoffwechsel. Zum Vergleich: Bei anderen Primaten sind es 8 bis 10 Prozent, bei sonstigen Säugetieren 3 bis 5. Der Grundumsatz des menschlichen Körpers ist jedoch nicht größer als der anderer Säugetiere von vergleichbarem Gewicht. Die Konsequenz: Um den hochtourigen Rennmotor unter seinem Schädeldach energetisch finanzieren zu können, muss der Mensch sozusagen stets Super tanken. Er nimmt Nahrung zu sich, die einen deutlich höheren Energie- und Nährstoffgehalt hat als das Futter jedes anderen Primaten von vergleichbarer Größe, haben Leonard und seine Mitarbeiter errechnet. Gorillas wählten eine andere Strategie: Sie beziehen mehr als 80 Prozent ihrer Nahrungsenergie aus Blättern und Rinde – faserigem Pflanzenmaterial von niedrigem Energieinhalt. Davon brauchen sie entsprechend große Mengen, sodass sie viele Stunden täglich mit Essen beschäftigt sind. Und mit Verdauen: Als Anpassung an ihre Ernährungsweise haben sie einen riesigen Dickdarm. Menschen hingegen haben für ihre Körpergröße einen relativ kleinen Dickdarm und großen Dünndarm. Unser Verdauungstrakt ähnelt dem von Fleischfressern – eine Anpassung an leicht verdauliche, energiereiche Kost. Sie bietet den zusätzlichen Vorteil, dass die Angehörigen der Gattung Homo bloß kleine Nahrungsmengen benötigen, um ihren Bedarf an Kalorien und Nährstoffen zu decken. Lange vor Einbruch der Fast-Food-Ära brauchte Homo stets nur kürzere Zeit zum Essen als andere, um satt zu werden. Dadurch gewann er Freiraum für andere Aktivitäten, zu denen sein flinkes Hirn ihm ständig neue Impulse lieferte. TURKANA BOY: GROSS UND SCHLAKSIG Schon Homo erectus – manche Forscher nennen den frühen afrikanischen Homo erectus auch „Homo ergaster” – besaß nach dem Stand des Wissens den kleinen, kurzen Dickdarm des heutigen Menschen. Das signalisiert das 1,5 Millionen Jahre alte, fast vollständige Skelett von „Turkana Boy”, eines etwa neun Jahre alten Homo-erectus-Jungen, der an der kenianischen Fundstelle Nariokotome entdeckt wurde: In seinen kurzen Rumpf hätte nie und nimmer ein Gorilla-Darm gepasst. Der Erectus-Mensch trug zwar einen archaischen knöchernen Überaugenwulst und hatte eine relativ flache Stirn, aber in seiner Statur war er dem modernen Menschen bereits sehr ähnlich. Ein männlicher Homo erectus erreichte ausgewachsen 1,75 bis 1,85 Meter Körpergröße, die Frauen waren kleiner. Hoch aufgeschossen, schmalhüftig und schlaksig verkörperte dieser Frühmensch den Typus des sehnigen Dauerläufers. Seine Körperbehaarung hatte er mit Gewissheit schon früh eingebüßt und gegen Kühlung verschaffende Schweißdrüsen eingetauscht, da das aktive Leben eines Jägers und Sammlers in der sonnenglostenden Savanne diese Anpassung erforderte. Er hatte kleinere Zähne und Kiefer als die Australopithecinen und als Homo rudolfensis – ein Zeichen dafür, dass er weniger grobe Pflanzenkost zu zermahlen hatte als seine Vorläufer. Für Leonard fügt sich das ins Bild: Der Erectus-Mensch nahm eine deutlich gehaltvollere Nahrung zu sich als seine Vorläufer, um sein größeres Gehirn sattzukriegen. Und das Energiereichste, was die Trockensavanne dem Hungrigen zu bieten hat, ist Fleisch. Mehr Fleisch – das hatte jenseits der Kalorienzufuhr einen weiteren großen Vorteil für die Homininen, ist Loris Cordain überzeugt. Der Professor für Ernährungswissenschaften an der Colorado State University stellt fest: Ein wachsendes Denkorgan muss ausreichend mit bestimmten „Schlüsselfettsäuren” versorgt werden, damit überhaupt neues Gehirngewebe entstehen kann. Cordain nennt hier die langkettigen, vielfach ungesättigten Verbindungen Docosahexaen- und Arachidonsäure, kurz DHA und AA. Der Säugetier-Organismus kann sie nur begrenzt durch Umbau aus anderen Substanzen herstellen – also muss er sie über die Nahrung aufnehmen. Untersuchungen von Cordain vor Ort in der afrikanischen Savanne ergaben, dass die dortigen Wildpflanzen allenfalls Spuren von DHA und AA enthalten. Doch Muskel- und Organgewebe der wild lebenden Wiederkäuer haben mittlere bis hohe Mengen von beidem gespeichert. Besonders viel findet sich in Gehirn und Leber der Tiere. Und davon profitierten die jagenden Homininen. Oft genug hat sich William Leonard die Frage anhören müssen: Wenn fleischliche Nahrung so positive Auswirkungen hatte – warum haben dann nicht beispielsweise Löwen ein vergleichbares Hirnwachstum hingelegt wie die Gattung Homo? Immerhin ernähren sie sich ausschließlich von Fleisch. Der Anthropologe winkt ab: „ Bessere Ernährung war damals eine notwendige Bedingung für das Gehirnwachstum, aber nicht die Ursache. Es gab nicht die eine Ursache – es war ein Bündel von vernetzten Faktoren” (siehe Grafik auf Seite 30). AFRIKANISCHES KARUSSELL Mit Cordains Ergebnissen komplettiert sich nach Leonards Überzeugung ein vielteiliges Karussell aus positiven Rückkopplungen, das sich vor zwei Millionen Jahren in Bewegung setzte: verbesserter Zugang zu Fleisch, dadurch bessere Versorgung mit Nahrungsenergie und auch mit den Gehirngewebe-Bausteinen DHA und AA, dadurch Begünstigung des Gehirnwachstums, dadurch erweiterte Lernfähigkeit, dadurch ein komplexeres soziales Leben, innovativere Werkzeuge und erfolgreichere Jagdstrategien – und durch all dies wiederum verbesserter Zugang zu Fleisch. Runde um Runde kreiste dieses Karussell, angetrieben vom Motor des immer trockeneren Klimas, das steten Selektionsdruck in Richtung auf innovative Problemlösungen und somit auf ein größeres Gehirn erzeugte. So wurde Homo erectus am Ende zum gewieften Großwildjäger. Und zu einem Wesen, das sich sicher genug in seiner Welt fühlte, um Afrika zu verlassen und den Fuß auf neue Kontinente zu setzen. ■ von Thorwald Ewe FETT: RESERVETANK FÜRS GEHIRN Eine Arbeitsgruppe um den US-Anthropologen William Leonard fand: Verglichen mit anderen Säugetieren haben Menschen einen geringeren Anteil an Muskelmasse und einen höheren Anteil an Körperfett. Die Forscher erkennen darin gleich zwei evolutionäre Vorteile: Weil Fettgewebe weniger Energie verbraucht als das aktivere Muskelgewebe, steht beim Menschen mehr Nahrungsenergie für das Gehirn zur Verfügung. Und: Das Fett schafft in Zeiten knapper Nahrung Versorgungssicherheit fürs Gehirn. Besonders sichtbar ist dieser Zusammenhang bei Babys. Bei Neugeborenen fließen stolze 87 Prozent des Grundumsatzes in den Hirnstoffwechsel – und die überdimensionierten Gehirne der Gattung Homo vertragen keinen Ausfall der Energieversorgung. Aus diesem Grund sind Menschenbabys viel fetter als die Jungen anderer Säugetierarten: Sie sollen kurze Notzeiten überbrücken können, ohne dass ihr Gehirnwachstum ins Stocken kommt. „Das erklärt auch, warum mangelernährte Kinder in der Dritten Welt meist klein bleiben”, sagt Leonard. „Bei leichter bis mittelgradiger Unterernährung reguliert der kindliche Körper lieber das Längenwachstum herunter, anstatt Abstriche am Stoffwechsel des wachsenden Gehirns oder am Körperfettanteil hinzunehmen.” bdw-LESERREISE MALAWI – WIEGE DER MENSCHHEIT Eine Leserreise, wie es sie noch nie gab: In der zweiten Septemberhälfte 2010 macht sich eine bild der wissenschaft-Gruppe auf zu den Ursprüngen der Menschheit. Höhepunkt dieser Reise wird die Teilnahme an einer Grabung von Prof. Friedemann Schrenk sein. Schrenks Team fand 1991 im ostafrikanischen Staat Malawi einen 2,5 Millionen Jahre alten Unterkiefer eines Homo rudolfensis. Bis heute ist es das älteste Fundstück unserer direkten Vorfahren. 30 bild der wissenschaft-Leserinnen und -Leser haben die einzigartige Chance, den weltbekannten Hominidenforscher aus Frankfurt am Main am Ort seiner größten Triumphe bei der Arbeit über die Schulter zu schauen und bei einer Grabung selbst einmal Hand anzulegen. Der Professor für Paläobiologie wird uns mehrere Tage exklusiv zur Verfügung stehen. Daneben bietet die Reise weitere einzigartige Höhepunkte: Wir erforschen mehrere Tage lang den South Luangwa Nationalpark in Sambia, der in Europa noch weitgehend unbekannt ist, aber einen „ Tierreichtum aufweist, der Serengeti in nichts nachsteht”, so Schrenk. Im Anschluss daran durchfahren wir eine Landschaft, die eher an den Schwarzwald erinnert als an den Schwarzen Kontinent. Die Rückreise-Route von Schrenks Camp in Malema im Nordmalawi folgt dem Ufer des 560 Kilometer langen Lake Malawi, des zweitgrößten Sees in Afrika. Veranstaltet wird die bdw-Exkursion von Livingstone Tours, einem Afrika-Spezialanbieter. Organisatorischer Reiseleiter ist dessen Chef, Dr. Albrecht Gorthner. Gorthner ist Biologe und seit über zehn Jahren in Malawi und den angrenzenden Ländern unterwegs. Er kennt Malawi wohl so gut wie kein anderer Deutscher. Unser Reisemittel sind geländegängige Rover, unsere Unterkünfte expeditionserprobte Zelte, die uns Livingstone Tours zur Verfügung stellt. Malawi gilt als das Land, in dem Afrika noch am ursprünglichsten ist: freundliche Menschen und kaum Kriminalität. Das Land hat 13 Millionen Einwohner und ist knapp 120 000 Quadratkilometer groß. Die Hauptstadt heißt Lilongwe, Amtssprachen sind Chichewa und Englisch. Eine ausführliche Reiseankündigung finden Sie in der Septemberausgabe von bild der wissenschaft. Der Reisepreis wird bei rund 5000 Euro liegen (inklusive aller Flüge, Fahrten und Vollverpflegung). Voraussichtlicher Reisetermin ist: Montag, 13. September bis Mittwoch, 29. September 2010. Sollten Sie mehr über diese Reise wissen wollen oder möchten Sie sich vormerken lassen, so rufen Sie bitte die bdw-Redaktionsassistentin Stefanie Ahmann an (0711/759 44 47) oder schicken Sie ihr eine E-Mail: stefanie.ahmann@konradin.de HOMO ERECTUS – DER AUFSTEIGER Nicht nur von Körperbau und Gesichtsschnitt her war Homo erectus der erste Hominine mit charakteristisch menschlichem Aussehen. Auch in seinem Gehirnvolumen unterschied er sich deutlich von den Homininen früherer Zeiten und auch seiner Gegenwart. DER GROSSE UNTERSCHIED – MENSCH UND RAUBKATZE Wenn ein höherer Fleischanteil in der Ernährung dazu beigetragen hat, dass die Gehirne der Frühmenschen wuchsen – warum haben dann fleischfressende Raubtiere nicht mit vergleichbarem Hirnwachstum reagiert? Die Antwort: Ihre „ Jagdwerkzeuge” sind biologische Lösungen – Reißzähne, klauenbewehrte Pranken, Spurtstärke. Dazu brauchen sie keine größeren Gehirne, als sie haben. Bei der Gattung Homo, körperlich schwach gerüstet, hat sich eine kulturelle Lösung durchgesetzt: kooperierende, arbeitsteilige Gruppen mit Werkzeugherstellung und Werkzeuggebrauch. Bei den aufrecht gehenden Werkzeugmachern mit ihren freien Greifhänden zahlten sich leistungsstärkere, größere Gehirne über ein Räderwerk von einander verstärkenden (+) Einflüssen aus. ZWEIMAL FAKTOR 3 TOTAL AUS DER REIHE NAHRUNG ERSTER GÜTE So exorbitant hoch sind die Energiekosten unserer großen Gehirne: Die Primaten ( ) haben durchschnittlich zweimal größere – und damit energiehungrigere – Gehirne als die anderen Säugetiere ( ). Und der Mensch ( ) hat wiederum ein 3-mal so großes Gehirn wie der Durchschnitt aller Primaten. Das riesige Gehirn will genährt werden. Daher isst der Mensch ( ) viel energiereicher und hochwertiger, als es seinem Gewicht angemessen wäre. Zwar gibt es Affenarten, die – relativ zum Körpergewicht – ähnlich Hochwertiges essen (gestrichelte Linie). Doch diese Tiere wiegen nur zwischen 80 Gramm und wenigen Kilogramm. Unter den Primaten besteht ein klarer Zusammenhang zwischen relativer Gehirngröße und Nahrungsqualität: Je größer – bezogen auf das Körpergewicht – das Gehirn ist, desto hochwertigere Nahrung nimmt diese Spezies zu sich. Extrem gilt diese Faustformel für die Gattung Homo ( ), für uns Menschen. KOMPAKT · Menschen investieren einen höheren Anteil ihrer Nahrungsenergie in den Betrieb ihres großen Gehirns als alle anderen Primaten. · Darum mussten sie auf energiereiche und stark nährstoffhaltige Nahrung umsteigen. · Fleisch lieferte nicht nur viele Kalorien, sondern auch essenzielle Bausteine für das Wachstum von Gehirngewebe. MEHR ZUM THEMA INTERNET Die Entdeckung, dass das „Kind von Taung” von einem Kronenadler getötet wurde – interessant erzählt (in Englisch): www.southafrica.info/about/science/ taung-skull-130106.htm LESEN Die detaillierten Ergebnisse von Charles Egelands Analyse der Tierknochen in Olduvai und seine Rückschlüsse auf die Ent-wicklung des Jagdverhaltens (in Englisch): Charles P. Egeland PATTERNS OF EARLY HOMINID SITE USE AT OLDUVAI GORGE In: Mitteilungen der Gesellschaft für Urgeschichte, Band 17 (2008), S. 9–37 Hier nehmen Manuel Dominguez-Rodrigo und seine Kollegen die traditionellen Deutungen der Olduvai-Funde auseinander (in Englisch): Manuel Dominguez-Rodrigo, Rebeca Barba, Charles P. Egeland DECONSTRUCTING OLDUVAI: A TAPHONOMIC STUDY OF THE BED I SITES Springer, Berlin/Heidelberg 2007, € 101,60 Über den Zusammenhang zwischen Ernährung und Gehirnentwicklung bei den Frühmenschen (in Englisch): William R. Leonard, J. Josh Snodgrass, Marcia L. Robertson EFFECTS OF BRAIN EVOLUTION ON HUMAN NUTRITION AND METABOLISM In: Annual Review of Nutrition, Band 27 (2007), S. 311–327 Zum selben Thema, unter besonderer Berücksichtigung der Erkenntnisse aus Zahnuntersuchungen (in Englisch): Peter S. Ungar, Frederick E. Grine, Mark F. Teaford DIET IN EARLY HOMO: A REVIEW OF THE EVIDENCE AND A NEW MODEL OF ADAPTIVE VERSATILITY In: Annual Review of Anthropology, Band 35 (2006), S. 309–328 Bildband über die ältesten Holzspeere der Welt, angefertigt von Homo erectus und gefunden im niedersächsischen Braun-kohle-Tagebau bei Helmstedt: Hartmut Thieme (Hrsg.) DIE SCHÖNINGER SPEERE Mensch und Jagd vor 400 000 Jahren Theiss, Stuttgart 2007, € 29,90