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Der Intelligenzsprung

Das menschliche Gehirn hat sich in den letzten rund drei Millionen Jahren drastisch vergrößert. Evolutionsforscher sind den ökologischen und sozialen Ursachen auf der Spur.

Warum sind unser Gehirn und unsere geistigen Fähigkeiten, verglichen mit denen der übrigen Tierwelt, so groß? Während sich Hirnforscher und Evolutionsbiologen vor drei Jahrzehnten diese Frage kaum zu stellen trauten, scheint ihnen die Antwort heute so leicht zu fallen wie einst dem amerikanischen Schriftsteller Mark Twain, das Rauchen aufzugeben – er tat es über hundertmal… Und fast so häufig wurde inzwischen versucht, das zentrale Rätsel der Menschwerdung zu lösen: Mal galt die kooperative Jagd oder die Verteidigung gegen Raubtiere oder gegen andere Vormenschen als treibende Kraft, dann wieder Werkzeuggebrauch oder -herstellung, eine bessere Kühlung des Gehirns durch eine veränderte Blutzufuhr, größere soziale Gruppen oder Reviere, Sprache, Gedächtnis, symbolisches Denken oder Kunst. Der im Mai verstorbene Evolutionsforscher Stephen Jay Gould behauptete sogar, das enorme Großhirn des Menschen hätte zunächst überhaupt keinen Nutzen gehabt, sondern sei einfach überschüssiges Gewebe gewesen. Doch die Evolution kann es sich nicht leisten, Luxusgüter zu produzieren – denn die zwischen- und innerartliche Konkurrenz ist erbarmungslos. Unser Gehirn ist neunmal so groß wie bei Säugetieren unserer Größe zu erwarten wäre. Es besitzt zwar nur zwei Prozent unserer Körpermasse, doch sein Stoffwechselumsatz ist über 20-mal so hoch wie der der Skelettmuskulatur. Es verbraucht insgesamt rund 20 Prozent der mit der Nahrung aufgenommenen Energie, 15 Prozent des Sauerstoffs und 40 Prozent des Blutzuckers. Noch extremer sind die Verhältnisse bei Embryonen und Kleinkindern, da ihr Gehirn nicht nur arbeitet, sondern bis zum Ende des ersten Lebensjahres auch wächst. Dabei beträgt der Energieverbrauch 60 bis 70 Prozent des gesamten Organismus. Dieses Hirnwachstum ist auch der Grund dafür, dass Menschen so unreif und hilfsbedürftig auf die Welt kommen – später würde der Kopf einfach nicht mehr durch den Geburtskanal passen. Im Vergleich zu den Menschenaffen sind Menschen also eine „physiologische Frühgeburt“ (so der Basler Zoologe Adolf Portmann), was wiederum hohe biologische Kosten verursacht, denn die Kleinkinder müssen ständig versorgt werden. All das zeigt, dass das Großhirn nicht einfach ein großzügiges Geschenk der Evolution gewesen sein kann, sondern sich im Lauf harter Selektionsprozesse rentiert haben muss. Doch worin bestand der enorme Evolutionsvorteil? Behauene Steine und Gebeine, so viel sie auch von der Stammesgeschichte unserer Gattung verraten mögen, können hier nur begrenzt weiterhelfen. Wissenschaftler sind auf indirekte Indizien und pfiffige Ideen angewiesen, um wie Detektive das Puzzlespiel der Menschwerdung zu lösen. „Die aufregende Epoche hat begonnen, in der wir die Teile zusammenfügen“, sagt Leslie Aiello, Anthropologie-Professorin an der University of London. In den letzten drei bis vier Millionen Jahren haben sich Masse und Volumen des Gehirns unserer Vorfahren verdrei- bis vervierfacht, und zwar in mehreren Sprüngen. Bei den Vormenschen der Gattung Australopithecus (oder Paranthropus) waren es rund 450 Gramm beziehungsweise Kubikzentimeter – vergleichbar mit den heutigen Schimpansen. Die Zahl erhöhte sich auf 600 bis 700, als vor zwei Millionen Jahren Homo habilis die irdische Bühne betrat. Bei Homo erectus vor 1,7 Millionen Jahren waren es schon 800 bis 1000. Der archaische Homo sapiens brachte es auf 1200. Und beim modernen Menschen schwanken die Werte zwischen 1100 und 1800; typisch sind 1300 bis 1400. Neandertaler-Gehirne hatten sogar 1400 bis knapp 2000 Gramm beziehungsweise Kubikzentimeter. Anatomischen Vergleichen mit Menschenaffen-Gehirnen zufolge sind vor allem die relativ unspezifischen Stirn- und Schläfenlappen der Großhirnrinde überproportional angewachsen. Sie gehen mit Denken, Planen, Arbeitsgedächtnis und auch Sprachfähigkeit einher. Dies passt zu einer neuen Studie von Daniel Lieberman von der Harvard University in Cambridge, Massachusetts: Seine Analysen ergaben, dass eine stärkere Biegung der Schädelbasis anatomisch moderner Menschen verglichen mit unseren archaischen Ahnen vor rund 500000 Jahren dazu führte, dass unser Gesicht gleichsam unter das Stirnhirn rutschte und die Stirn höher wurde. Auch das ist ein Indiz für die Ausdehnung der Stirn- und Schläfenlappen. Doch was war die treibende Kraft hinter diesem mit der Hirnvergrößerung einhergehenden Intelligenzsprung? Die Forscher streiten sich vor allem über zwei Klassen von Selektionsfaktoren: ökologische und soziale. Allerdings müssen sich diese nicht notwendig gegenseitig ausschließen, sondern sie können durchaus in koevolutionären Beziehungen zueinander gewesen sein, sich also gegenseitig immer weiter aufgeschaukelt haben. Eine Wesentliche Randbedingung ist das Klima. Es hat unsere affenähnlichen Vorfahren aus den Regenwäldern Afrikas in die Savanne getrieben und wohl auch für den aufrechten Gang gesorgt – als Schutz vor starker Sonneneinstrahlung. Mit dem Beginn des Eiszeitalters vor 2,5 Millionen Jahren und rapiden Klimawechseln alle paar Jahrtausende von kalt-trocken zu warm-feucht oft innerhalb weniger Jahre, bedingt vor allem durch Änderungen der Meeresströmungen im Nordatlantik, wurde flexibles Verhalten immer wichtiger. Richard Potts von der Smithsonian Institution, Washington, spricht daher von Variabilitätsselektion – einem evolutionären Druck auf ein besseres Anpassungsvermögen durch Lernen. Symbolische Codes und Abstraktionsvermögen waren dabei von großem Nutzen. „Die Gehirne unserer Vorfahren wurden nicht für spezifische Funktionen fest verdrahtet, etwa für die Mastodonjagd, sondern für allgemeinere Kategorien wie ‚Person‘, ‚Lebewesen‘, ‚Handlung‘, ‚Ursache und Wirkung‘ „, stimmt der Sprach- und Kognitionswissenschaftler Steven Pinker vom Massachusetts Institute of Technology zu. Auch für William Calvin ist das Klima entscheidend. Die ständigen Temperaturwechsel hätten unsere Vorfahren zur Jagd auf Grasfresser gezwungen, meint der Neurowissenschaftler von der University of Washington in Seattle und richtet sein Augenmerk dabei besonders auf die Entwicklung des Werfens. Dem liegen komplexe Bewegungskoordinationen zu Grunde, für die ähnliche Hirnregionen zuständig sind wie für Planen, Denken und Sprechen. Gezieltes Werfen beherrschen Menschenaffen nur schlecht, aber Frühmenschen konnten es gut, wie die Funde von steinernen Speerspitzen und Holzspeeren nahe legen. Calvin sieht sogar Zusammenhänge zwischen der neuronalen Steuerung von Wurfbewegungen und den grammatischen Strukturen beim Sprechen – eine Voraussetzung, „um die Kombinationen möglicher Handlungen zu bewerten. Wir können dies durch inneres Sprechen.“ Die Menschen lernten gleichsam, ihre Hypothesen an ihrer Stelle sterben zu lassen, wie es der Philosoph Karl Popper einmal formuliert hat. Die Bereicherung des Speiseplans mit Fleisch war Leslie Aiello und ihrem Kollegen Peter Wheeler von der University of Liverpool zufolge eine regelrechte Hirnnahrung. Fast 90 Prozent der gesamten Ruheenergie des Körpers werden von Herz, Leber, Nieren, Darm, und Gehirn benötigt. Die Größen von Herz, Leber und Nieren sind direkt von der Körpergröße und -masse abhängig und unverzichtbar für das Pumpen und Reinigen des Blutes. Voraussetzung für ein größeres Gehirn war somit eine Verkleinerung des Darmtrakts, der nach dem Gehirn die meiste Energie verbraucht. Eine solche Reduktion ist nur möglich, wenn die Nahrung mehr Kalorien hat oder teilweise außerhalb des Körpers vorverdaut wird. Australopithecinen hatten noch einen relativ großen Darmtrakt, wie aus dem Skelett der berühmten „Lucy“ ersichtlich ist. Aber beim frühen Homo ging die Hirnzunahme anscheinend mit einer Reduzierung der Darmlänge einher – darauf lassen die Rippen- und Schädelknochen eines Jungen vom Turkanasee schließen. Der Darm heutiger Menschen ist 900 Gramm leichter als es die Körpergröße eigentlich erwarten ließe – die eingesparte Energie konnte die Evolution gleichsam ins Gehirn investieren. Aiello und Wheeler vermuten deshalb, dass die Umstellung auf tierische Nahrung – Fleisch und Knochenmark – eine Voraussetzung für den ersten Schub des Hirnwachstums gewesen ist. Anfangs waren die Frühmenschen wohl hauptsächlich Aasfresser, wie Spuren von Raubtiergebissen an ihren Nahrungsresten belegen. Nach und nach wurde die Jagd dann immer wichtiger – und mit verbesserten Wurffähigkeiten auch zunehmend erfolgreicher. Das Ausgraben von nahrhaften Wurzelknollen mag ebenfalls eine Rolle gespielt haben. Der zweite Schub vor vielleicht 1 bis 0,4 Millionen Jahren könnte durch die Erfindung des Kochens ausgelöst worden sein. „Kochen ist ein technologischer Weg, den Verdauungsprozess teilweise auszulagern“, sagt Aiello. „Es reduziert nicht nur Gifte in der Nahrung, sondern macht diese auch leichter verdaulich.“ Freilich werfen diese Überlegungen mehr Fragen auf, als sie beantworten. Was war zuerst da beziehungsweise verursachte was: Werkzeugherstellung oder Gehirnvergrößerung? Wieso wurde die durch kürzere Gedärme eingesparte Energie überhaupt ins Gehirn gesteckt? Und welche Rolle spielten soziale Faktoren? Dass sie bedeutsam waren, betont Aiello auch: Mit zunehmender Hirngröße wurde es immer aufwändiger, den Nachwuchs – die physiologische Frühgeburt – durchzufüttern. Das scheint das Sozialleben grundlegend verändert zu haben. Die männlichen Australopithecinen waren noch bis zu 50 Prozent größer als die weiblichen. Biologen wissen, das solche enormen Geschlechtsdifferenzen auf Polygynie hinweisen, „Haremshaltung“. Bei Homo erectus betrug der Unterschied 20 Prozent, bei Homo sapiens ist er noch geringer, wobei die absolute Körpergröße beider Geschlechter zunahm. Aiello vermutet, dass sich bei Homo erectus die Nahrungsbeschaffung durch die Kooperation der Frauen verbessert hatte. Bei Homo sapiens jedoch wurde das so genannte paternale Investment nötig: Die Männer mussten sich bei der Aufzucht des Nachwuchses beteiligen, wurden also immer wichtiger als Ernährer. Damit einher ging eine engere Paarbindung, ohne die die Versorgung der nun viel hilfloseren Kinder kaum möglich gewesen wäre. Somit gewann ein Evolutionsfaktor an Einfluss, dessen grundlegende Bedeutung schon Charles Darwin erkannt hatte: sexuelle Selektion durch weibliche Partnerwahl. In der Regel suchen sich im Tierreich die Weibchen aus dem bestehenden „Angebot“ das oder die Männchen zur Paarung aus. Darwin brachte dies sogar mit der Entwicklung des menschlichen Gehirns in Zusammenhang. In seinem 1871 veröffentlichten Buch „Die Abstammung des Menschen und die geschlechtliche Zuchtwahl“ schrieb er: „Wer das Princip der geschlechtlichen Zuchtwahl zugibt, wird zu der merkwürdigen Schlussfolgerung geführt, dass das Cerebralsystem nicht bloss die meisten der jetzt bestehenden Functionen des Körper regulirt, sondern auch indirect die progressive Entwicklung verschiedener körperlicher Bildungen und gewisser geistiger Eigenschaften beeinflusst hat.“ Dass weibliche Partnerwahl im Tierreich wesentlich ist, gehört mittlerweile zum soziobiologischen Standardwissen: Da Mütter in den Nachwuchs meist mehr Zeit und Energie investieren als Väter – von den Eizellen, die größer und seltener sind als die Spermien, über die Tragzeit bis hin zur Aufzucht des Nachwuchses –, aber im Gegensatz zu den Vätern auch die Sicherheit haben, dass die Kinder ihre eigenen sind, müssen und können sie wählerischer sein. Das gilt auch für Menschen. Deshalb hat neuerdings Geoffrey F. Miller die sexuelle Selektion als Sprungbrett für die menschliche Intelligenz vorgeschlagen. Dem Anthropologen von der University of New Mexico, Albuquerque, zufolge entstand sie „nicht bloß als Überlebensmaschine, sondern als Maschine für die Partnerwerbung. Es gibt uns nur, weil unseren Genen eine ununterbrochene Serie erfolgreicher sexueller Beziehungen gelang, und zwar in jeder Generation, seit sich vor etwa einer halben Milliarde Jahren die ersten Tiere mit Augen und Gehirnen entwickelten. In jeder Generation mussten unsere Gene ein Tor namens sexuelle Auswahl passieren. Die menschliche Evolution ist die Geschichte davon, wie dieses Tor immer neue Sicherheitssysteme hervorbrachte und wie sich unser Geist entwickelte, um uns an den immer wachsameren Torhütern charmant vorbeizumogeln.“ Die Evolution beruht, vereinfacht gesagt, auf der Variation und Erblichkeit von Merkmalen und deren Selektion. „ Anpassungen können durch natürliche Selektion auf einen Überlebensvorteil oder durch sexuelle Selektion auf einen Fortpflanzungsvorteil erfolgen. Dies ist im Grunde schon alles“, sagt Miller und nimmt an, dass sich der Mensch über die sexuelle Selektion gleichsam selbst intelligent gemacht hat. „ Partnerwerbung ist das Paradebeispiel für Sozialverhalten. Theorien zur menschlichen Evolution durch soziale Selektion, die nicht ausdrücklich auf sexuelle Selektion eingehen, sind wie ein Drama ohne Liebesgeschichte.“ Sexuelle Selektion verstärkt individuelle Unterschiede, erfordert aufwändige Verhaltensweisen und kann durch die bewusste Auswahl viel intelligenter und auf Grund eines Selbstläufer-Effekts auch schneller sein als natürliche Selektion. Was Frauen wünschen, wird zuweilen als „ 4M-Hypothese“ bezeichnet – nach dem M-Quartett von Muskeln, Macht, Moneten und Magie, wobei Letztere für das Vorgaukeln und Aufblasen irgendwelcher windigen Merkmale bis hin zu Macho- Attitüden steht: Angeber werden erhört. Miller zufolge war und ist dies jedoch nicht alles: Auch mentale Fähigkeiten seien der weiblichen Wahl unterworfen. Da rund 60 Prozent der menschlichen Gene Gehirnfunktionen dienen, sagen Gehirnleistungen sogar etwas über die „biologische Qualität“ aus. „Wenn ein Mann besonders intelligent ist, signalisiert er damit, dass ein großer Teil seiner Gene in einer günstigen Kombination vorliegt. Die Gehirnfunktionen erweisen sich geradezu als Schaufenster für die weibliche Welt, wie es mit der genetischen Konstitution des betreffenden Mannes steht“, kommentiert Horst Hameister, ein Humangenetiker an der Universität Ulm, diesen Einblick in die viel beschworenen inneren Werte. Miller spricht von „ Fitness-Indikatoren“ – ein Begriff, den der amerikanische Biologe Ronald Fisher schon 1915 einführte, als er den geschlechtsspezifischen Schmuck im Tierreich als Anzeiger für Gesundheit und Leistungsfähigkeit eines Individuums betrachtete. Zuverlässige Indikatoren sind freilich nur jene, die einen großen Aufwand bedeuten und nicht einfach gefälscht werden können. Weibchen sollten also hohe Maßstäbe setzen. Der israelische Biologe Amotz Zahavi nennt dies das Handikap-Prinzip. Das prächtige Gefieder des männlichen Pfaus ist ein Beispiel dafür: Es kostet viel Energie, ist dem Überleben nicht förderlich, für die natürliche Selektion schädlich, zeigt aber Gesundheit an und wirkt auf Pfauen-Weibchen extrem attraktiv. „Schönheit ist bei unserer Spezies nicht mehr nur ein schönes Äußeres. Die sexuelle Auswahl drang hinter unsere Gesichter und pfuschte an unserem Geist herum – hauptsächlich indem sie unsere Gehirne auf einzigartige Weise mit unseren Mündern verknüpfte, sodass wir reden konnten und nicht mehr nur kauen und grunzen. Als die Sprache einmal da war, wurde das Denken selbst zum Gegenstand der sexuellen Selektion“, sagt Miller und spricht vom „schmückenden Geist“ und vom „Geist als Vergnügungspark“: „Die beeindruckendsten Fähigkeiten des menschlichen Geistes gleichen dem Pfauenschwanz: Sie sind Werkzeuge zur Partnerwerbung, entwickelt, um Sexualpartner anzulocken und zu unterhalten.“ Dem hätten wir auch die meisten kulturellen Errungenschaften zu verdanken. „Indem wir unsere Gehirne als Werbeflächen für unsere Fitness verwendeten, entdeckten wir ganz neue Typen von Fitness-Indikatoren wie Großzügigkeit und Kreativität.“ Künste sind immer auch Verführungskünste. Die bis zu 30 Zentimeter langen Faustkeile, die vor 1 Million bis 200000 Jahren offenbar groß in Mode waren, dienten dem britischen Archäologen Steven Mithen zufolge als derartige Beeindruckungsinstrumente – denn für Jagd oder Handwerk wären sie kaum praktikabel gewesen. Heute sind Kleider, Autos, Yachten und das ganze Potpourri der Statussymbole an die Stelle der Steinäxte getreten – das Prinzip jedoch blieb dasselbe, und verschwenderische, aber nutzlose Geschenke wie Blumensträuße und Diamantringe sind Fitness-Indikatoren par excellence. „Gib zwei Monatsgehälter für den Verlobungsring aus“, lautete das Credo des Diamanten-Monop

Kompakt

Rasche Klimaänderungen erforderten einst flexiblere Verhaltensweisen: Frühmenschen lernten das Werfen und Jagen. Fleisch und Kochen ermöglichten die Verkleinerung des Darms – eine Voraussetzung für die Volumenzunahme des Gehirns. Die größere Hirnrinde geht mit sozialer Komplexität einher. Intrigen, Bündnisse und eine anspruchsvollere Partnerwahl führten zu einem geistigen Wettrüsten. Tratsch, Gruppenbindung und Potenz-Demonstrationen waren wohl die Triebkraft der Evolution unserer Sprachfähigkeit. Gene, Gehirn und Geschlecht Intelligenz ist teilweise erblich, aber es gibt kein einzelnes „ Intelligenz-Gen“. Welche Rolle die vielleicht 24000 Gene, die für menschliche Gehirnfunktionen nötig sind, jeweils spielen, ist noch kaum bekannt. Humangenetiker bemerken meist nur Gene, deren Veränderung die Intelligenz beeinträchtigen. Etwa 1000 solcher Gene wurden bislang identifiziert. Gene, die mit hoher Intelligenz korrelieren, werden fieberhaft gesucht. Eine bestimmte Form des IGF2R-Gens auf Chromosom 6 ist ein aussichtsreicher Kandidat. Bahnbrechende Erkenntnisse verspricht auch der Vergleich mit unseren nächsten Verwandten. Erste Ergebnisse des „Chimpanzee Genome Project“, bei dem das gesamte Schimpansen-Erbgut entziffert werden soll, lassen bereits darauf schließen, dass nach der Trennung vom gemeinsamen Ahnen beim Menschen die Gene auf den Chromosomen 4, 9 und 12 besonders stark umgruppiert wurden. Freilich spielen weniger die Gene selbst eine Rolle als ihre – allerdings ebenfalls oft genetisch gesteuerte – Aktivität (Expression und Regulation). Bedeutsam ist nicht nur, was die Köpfe unserer Ahnen hinzugewannen, sondern auch, was sie verloren. Im Unterschied zu Schimpansen haben Menschen beispielsweise keine N-Glycolylneuraminsäure im Gehirn, weil das Enzym, das sie synthetisiert, verändert ist. Über die evolutionären Ursachen und Folgen der Genmutation wird noch gerätselt. Immer wieder veränderten Gene auch ihre Anordnung oder haben sich von einem Chromosom auf ein anderes verlagert. Ein Beispiel sind die Gene PCDHX und PCDHY auf den X- und Y-Chromosomen. Sie kodieren für die Familie der Protocadherin-Proteine, die bei der Entwicklung des Nervensystems eine Rolle spielen und fast nur im Gehirn aktiv werden. Manche Forscher spekulieren, hier befände sich eine genetische Wurzel der Menschwerdung (bild der wissenschaft 7/2002, „Durch Mutation in die Moderne“). Auch Horst Hameister hat das weibliche Geschlechtschromosom im Fokus. „Wenn man Genkartierungsdaten betrachtet, findet man eine mehr als dreifach erhöhte Dichte von geistigen Behinderungsgenen auf dem X-Chromosom“, sagt der Humangenetik-Professor von der Universität Ulm. Das passt zu Ergebnissen von Intelligenztests: „Unter Mädchen wird eine Verteilung nach der Gaußschen Glockenkurve beobachtet. Unter Jungen hingegen fällt eine größere Varianz auf: Sowohl im Bereich der unter- als auch der überdurchschnittlich Begabten gibt es mehr Jungen.“ Da Männer nur ein X-Chromosom haben, wirken sich schädliche Mutationen hier negativer aus als bei Frauen, deren zweites X-Chromosom die Defizite manchmal kompensieren kann. Deshalb gibt es etwas mehr geistig behinderte Männer als Frauen. „ Die Männer tragen die Last der Evolution“, sagt Hameister. „Sie haben das höhere Risiko, geistig weniger leistungsfähig zu sein. Als Trost bleibt dem männlichen Geschlecht, hoffen zu dürfen, zufällig eine besonders günstige Genkombination auf dem X-Chromosom vererbt zu bekommen.“

Rüdiger Vaas

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Wissenschaftslexikon

Ope|ra|to|rin  〈f. 22〉 Frau, die beruflich ein größere EDV–Anlage steuert, bedient

Bou|gie  〈[bui] f. 10; Med.〉 Stab zur Erweiterung bzw. Dehnung krankhaft verengter Gänge, z. B. der Harnröhre [frz., ”Sonde, Katheter“, eigtl. ”Kerze, Wachslicht“]

Mit|neh|mer  〈m. 3; Tech.〉 Stift, Scheibe, die bei einer Drehbewegung ein Maschinenteil od. ein Werkstück mit in Drehung versetzt

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