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Entwicklung des Menschen

Geschickten Daumen auf der Spur

Forscher haben ein virtuelles Model entwickelt, um die Daumenbeweglichkeit zu berechnen. (Bild: Katerina Harvati, Alexandros Karakostis, Daniel Häufle)

Sie ermöglichen präzises Greifen und raffinierte Fingerfertigkeit: Die Daumen sind die Schlüsselelemente unserer Hände. Wann sich die besondere Leistungsfähigkeit des Daumens in der menschlichen Evolution entwickelt hat, beleuchtet nun eine Studie: Die Entwicklung begann vor rund zwei Millionen Jahren, geht aus den Modellierungen der Fingerfertigkeiten verschiedener Menschenformen hervor, die auf der Analyse fossiler Daumenknochen basieren.

Nicht nur der überlegene Verstand – auch die Hand wurde zum Erfolgsgeheimnis des Menschen: Die hochentwickelte Feinmotorik ermöglichte komplexe Fähigkeiten wie die Herstellung von Werkzeugen und eröffnete unseren Vorfahren damit viele neue Möglichkeiten. Die Geschicklichkeit der menschlichen Hände avancierte dadurch zur Grundlage der biokulturellen Evolution. Eine besonders große Bedeutung kommt dabei dem Daumen zu: Die bei uns besonders effiziente Positionierbarkeit dieses Fingers gegenüber den anderen ermöglichte einen präzisen Pinzettengriff und Werkzeuggebrauch. Bisher ist allerdings unklar, wann und bei welchem Vertreter des menschlichen Stammbaums es zur Entwicklung der entsprechenden Anpassungen gekommen ist.

Fossile Daumen im Visier

Frühere Versuche, die Evolution der Daumengeschicklichkeit zu untersuchen, stützten sich auf Vergleiche zwischen der Skelettanatomie des modernen Menschen und früherer Homininenarten. In der neuen Studie haben die Forscher um Alexandros Karakostis von der Universität Tübingen nun einen umfassenderen Ansatz gewählt. „Unsere Methodik integriert moderne virtuelle Muskelmodellierung mit der dreidimensionalen Analyse von Knochenform und -größe“, erklärt Karakostis. „Dieser Prozess beinhaltet die präzise 3D-Untersuchung der Bereiche der Knochen, an denen die Muskeln im Leben ansetzen. Zum ersten Mal konnten wir dadurch einbeziehen, welchen Einfluss die Form des Daumenknochens sowie des Muskelgewebes haben, das bei Fossilien nicht mehr erhalten ist. So ließ sich die Geschicklichkeit verschiedener fossiler Menschenformen vergleichen“, sagt Karakostis.

Im Rahmen ihrer Studie scannten die Forscher zunächst die Daumenknochen verschiedener Vertreter des menschlichen Stammbaums. Darunter waren Arten aus der Gattung Homo – frühe anatomisch moderne Menschen, Neandertaler und Homo naledi – sowie Vertreter der stammesgeschichtlich älteren Australopithecinen. Durch ein biomechanisches Modell rekonstruierten die Wissenschaftler dann die jeweiligen Kräfte der Daumenmuskeln, um daraus auf die Geschicklichkeit zu schließen. Zusätzlich wurden die Daten mit dem Daumeneinsatz heutiger Menschenaffen abgeglichen. „Unser Ansatz konzentriert sich dabei auf die Effizienz der sogenannten Daumenopposition“, sagt Karakostis.

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Vor etwa zwei Millionen Jahren

Aus den Auswertungen der Ergebnisse ging hervor, dass die besondere Effizienz und Geschicklichkeit des Daumens erstmals bei den Homininen deutlich wird, die vor etwa zwei Millionen Jahren in Südafrika gelebt haben. Im Gegensatz dazu zeigte sich, dass die als die frühesten Werkzeughersteller geltenden Australopithecinen diese ausgeprägte Geschicklichkeit noch nicht voll entwickelt hatten – sie war vergleichbar mit derjenigen der heutigen Menschenaffen. Dazu gehörte auch Australopithecus sediba, der noch vor etwa zwei Millionen Jahren existierte. Dieser Befund ist besonders bemerkenswert, denn zuvor hatte man angenommen, dass sich in den menschenähnlichen Daumenproportionen von A. sediba eine vergleichbare Fähigkeit zur Werkzeugherstellung widerspiegelt.

„Im Gegensatz dazu ergaben die Analysen der etwa zwei Millionen Jahre alten Hominin-Handfossilien von der Swartkrans-Fundstelle in Südafrika, die frühen Vertretern der Gattung Homo zugeschrieben werden, eine ähnliche Geschicklichkeit beim Gebrauch des Daumens wie beim modernen Mensch“, so Karakostis. Die Ergebnisse zeigen auch, dass alle untersuchten später entstandenen Arten aus der Gattung Homo ähnlich hohe Grade der manuellen Geschicklichkeit aufwiesen. Diese Befunde gelten für Neandertaler, den frühen Homo sapiens und auch für den Homo naledi, obwohl diese Art bisher nicht in Verbindung mit Steinwerkzeugen gefunden wurde.

„Diese durchgängig hohen Geschicklichkeitsgrade bei verschiedenen Homo-Arten sind ein Hinweis auf den großen adaptiven Wert des Daumens für die biokulturelle Evolution des Menschen“, resümiert Seniorautorin Katerina Harvati von der Universität Tübingen. Die Forscher wollen den Daumen nun auch weiterhin im Visier behalten: Sie planen beispielsweise die Neandertaler noch genauer unter die Lupe zu nehmen, um möglicherweise Details ihrer manuellen Geschicklichkeit aufzudecken. Denn vielleicht gab es doch feine Unterschiede zum modernen Menschen, die mit dem unterschiedlichen Erfolg der beiden Arten verknüpft gewesen sein könnten.

Quelle: Cell Press, Universität Tübingen, Fachartikel: Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2020.12.041

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