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Erde|Umwelt Geschichte|Archäologie

IN DER EVOLUTIONSGESCHICHTE des

Zum ersten Mal haben Forscher eine unbekannte Menschenform nur durch genetische Analysen entdeckt. Allmählich formt sich das Bild des „Denisova-Menschen“. bild der wissenschaft ging auf Spurensuche.

IN DER EVOLUTIONSGESCHICHTE des Homo sapiens bleibt kaum ein Stein auf dem anderen. Das gilt speziell für den Zeitraum zwischen etwa 100 000 und 40 000 Jahren vor heute, als anatomisch moderne Menschen ihren Heimatkontinent Afrika verlassen und sich – nach mehreren erfolglosen Anläufen – vor rund 50 000 Jahren nach Eurasien ausgebreitet haben. Die spektakulärste neue Erkenntnis: Die expandierenden Modernen vermischten sich nicht nur im Nahen Osten mit Neandertalern – sie kreuzten sich auch im fernen Asien mit einem weiteren, bisher unbekannten archaischen Vorläufer. Und das sind noch nicht alle archaischen Ahnen, wie sich jetzt abzeichnet (siehe Beitrag „Der Planet der Mischlinge“ ab Seite 30).

Der „Denisova-Mensch“, wie die neu entdeckte südostasiatische Menschenform heißt, ist nicht irgendeine News, sondern eine Weltpremiere. Denn es ist die erste Menschenform, die ausschließlich anhand ihrer Erbinformation identifiziert wurde – und nicht, wie stets zuvor, anhand der Form fossiler Skelettteile. Vom Denisovaner existiert überhaupt kein Skelett. Er ist vorläufig ein – nahezu – körperloses Phantom.

LIEBER NICHT „HOMO KRAUSENSIS“

Sein Name verweist auf eine Höhle im sibirischen Altai-Gebirge. „,Homo krausensis‘ kam nicht infrage“, flachst Entdecker Johannes Krause, 31, seit Oktober 2010 Juniorprofessor am Institut für Naturwissenschaftliche Archäologie der Universität Tübingen. „Wir haben uns stattdessen für ,Denisova-Mensch‘ entschieden.“ Schließlich wurde auch der Neandertaler nach seinem Fundort benannt.

Mitte 2009 war Krause noch Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (MPI-EVA) in Leipzig, im Umfeld des renommierten Svante Pääbo, als er ein Päckchen aus Nowosibirsk auf den Tisch bekam. Und es nach kurzem Öffnen erst einmal ganz hinten in die Tiefkühltruhe legte. Es gab Aufregenderes zu tun: Die Leipziger waren gerade mit Volldampf dabei, im Verbund mit einer großen internationalen Arbeitsgruppe zum ersten Mal die Zellkern-DNA des Neandertalers zu entziffern.

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Von der Sendung aus Sibirien war nichts Besonderes zu erwarten: ein anderthalb Zentimeter langes, elfenbeinfarbenes Endglied vom kleinen Finger eines etwa siebenjährigen Kindes. Michail Shunkov und Anatoli Derevianko, Archäologen am sibirischen Zweig der Russischen Akademie der Wissenschaften in Nowosibirsk, hatten es 2008 aus dem Sedimentaushub der Denisova-Höhle gesiebt. Sicherlich ein menschliches Fossil, aber nur eines von mehreren Relikten, die dort zusammen mit Geschossspitzen und Knochenperlen ans Tageslicht geholt wurden. Schon seit 150 000 Jahren haben zunächst archaische und später anatomisch moderne Menschen diesen Wohnplatz genutzt. Er befindet sich 30 Meter oberhalb eines Flusses und hat ein hallenartiges Hauptgewölbe sowie einen natürlichen Rauchabzug in Gestalt einer Öffnung in der Höhlendecke – eine steinzeitliche Luxusvilla.

FRAGEN UM EIN FINGERGLIED

Ein Stück talabwärts liegt eine Höhle, in der einst Neandertaler gelebt haben. Die Ausgräber der Denisova-Höhle wollten wissen: Gehörte das ungefähr 40 000 Jahre alte Fingerglied ebenfalls einem Neandertaler oder vielmehr einem der anatomisch modernen Menschen, die etwa um diese Zeit in Zentralasien einsickerten? Da Svante Pääbo eine Partnerschaft mit den Russen verabredet hatte, schickten die das winzige Fossil zur genetischen Untersuchung nach Leipzig.

Im Herbst 2009 fanden Johannes Krause und sein Team endlich Zeit, sich mit dem sibirischen Objekt zu befassen. 30 Milligramm Bohrmehl aus dem Fingerglied lieferten dem Spezialisten für das „ Fischen“ alter menschlicher Erbsubstanz hinreichend viel mitochondriale DNA (mt-DNA) zur Analyse. In jeder Körperzelle befinden sich Dutzende Mitochondrien – kleine Organellen, die den Zellen als Energieversorger dienen. Jedes Mitochondrium verfügt wiederum über etliche Kopien einer separaten mitochondrialen DNA, während die Zellkerne lediglich zwei Sätze sogenannte nukleäre DNA enthalten. Auf verwertbare mt-DNA zu stoßen, ist somit viel wahrscheinlicher.

Weder Neandertaler noch modern

Ganz und gar unwahrscheinlich schien aber, was bei dem Vergleich der sibirischen mt-DNA mit anderen Erbsubstanzvarianten herauskam. „Wir haben gleich gesehen: Das konnte weder Neandertaler noch moderner Mensch sein“, erinnert sich Krause. Die aus rund 16 500 Nukleinsäure-Bausteinen bestehende, ringförmige mt-DNA unterscheidet sich bei zwei modernen Menschen an etwa 100 Positionen. Bei Neandertaler und modernem Menschen sind rund 200 Bausteine anders. Bei dem Kind aus der Denisova-Höhle jedoch – wie sich später herausstellte, einem Mädchen – wich die mt-DNA an circa 400 Positionen von derjenigen moderner Menschen ab.

Ein ums andere Mal wiederholte der perplexe Forscher die Analyseschritte und appellierte in einer Sondersitzung der gesamten Abteilung an die Kollegen, ihm gegebenenfalls einen Fehler nachzuweisen. Niemand fand einen. Dann der Anruf beim Abteilungs-Chef Pääbo, der auf Dienstreise in den USA war und mit großer Skepsis reagierte. Doch nach seiner Heimkehr konnte er sich überzeugen, dass alles mit rechten Dingen zuging. Im März 2010 schließlich die wissenschaftliche Veröffentlichung im Fachblatt „Nature“, die einen Tsunami von Interview-Anfragen bei Johannes Krause auslöste.

Ein Backenzahn (Molar) aus derselben Sedimentschicht der Denisova-Höhle, in der das Fingerglied gelegen hatte, tauchte auf. Er enthielt intakte mt-DNA, die mit derjenigen aus dem Fingerglied fast identisch war – Denisovaner Nummer zwei, diesmal ein erwachsener Mann. Er hatte offenbar extrem massive Kiefer. Krause: „Der Molar ist ungewöhnlich groß – größer als alle anderen Backenzähne, die bis dahin bei anatomisch modernen Menschen oder bei Neandertalern gefunden wurden.“ Die Zahnkrone misst 13,1 mal 14,7 Millimeter.

ZÄHNE WIE VON HÖHLENBÄREN

Inzwischen ist ein zweiter Backenzahn eines Denisovaners hinzugekommen – „noch größer als der erste“, verrät Krause über den Fund, der noch nicht publiziert ist. Russische Forscher hatten ihn schon vor Jahren in der Denisova-Höhle ausgegraben – und das Trumm für das Kauwerkzeug eines Höhlenbären gehalten. Als solches etikettiert, lag der Backenzahn seitdem in einem Museum in Nowosibirsk. Dort stöberte ihn Bence Viola auf, Postdoc am Leipziger MPI-EVA. Ein Fund, der ihm Appetit auf mehr machte: Im Sommer 2012 wird Viola systematisch die Eiszeitfauna-Sammlungen in Nowosibirsk nach verdächtigen Fossilien durchkämmen.

Die Entdeckung des Denisova-Menschen anhand des mt-DNA-Fundes in einem einzelnen Fingerknochen war bereits ein Glücksfall. Geradezu verwegen war es jedoch, zu hoffen, das Fingerglied – und vielleicht der Backenzahn – könnten außer mt-DNA obendrein genügend Zellkern-DNA liefern, um das komplette Genom der neuen Menschenform zu rekonstruieren. Trotzdem versuchte eine große Arbeitsgruppe um den Harvard-Genetiker David Reich 2010 ihr Glück, mit starker Beteiligung der Leipziger Max-Planck-Forscher um Krause und Pääbo.

Der Zahn erwies sich in dieser Hinsicht als Niete: zu wenig brauchbare Kern-DNA, zu stark abgebaut. Doch das Fingerglied, dieses unscheinbare, lächerlich winzige Knöchelchen, brachte einen unglaublichen Volltreffer. Zum Vergleich: In fossilen menschlichen Knochen dieses Alters, die man in Höhlensedimenten in gemäßigten Breiten findet, liegt der Anteil an menschlicher Erbsubstanz gewöhnlich weit unter 1 Prozent – mehr als 99 Prozent der DNA stammen von Bakterien und Pilzen. Doch das Fingerglied des Mädchens enthielt fantastische 70 Prozent Denisova-DNA.

Mithilfe von Sequenzier-Automaten und spezieller Software setzten die Wissenschaftler das vollständige Zellkern- Genom des Denisova-Mädchens zusammen und verglichen es mit den bereits bekannten Genomen von Neandertalern und modernen Menschen. Im Dezember 2010 präsentierten die Genetiker in „Nature“ ihre Erkenntnisse, 2011 ergänzt durch populationsgenetische Untersuchungen von Reich und dem MPI-EVA-Forscher Mark Stoneking. Das Wichtigste in Kürze:

· Die genetischen Daten besagen: Die Denisovaner sind eine Schwestergruppe der Neandertaler, mehr mit diesen verwandt als mit modernen Menschen. Anhand der Mutationen an spezifischen Stellen der Genome errechneten die Genetiker: Die Population, die sich später in Neandertaler und Denisovaner verzweigte, dürfte sich vor etwa 380 000 Jahren von den Vorfahren des modernen Menschen abgespalten haben. Vor rund 200 000 Jahren – so die Deutung der Genetiker – entwickelten sich aus dieser Stammgruppe zum einen die Neandertaler, die in Westasien und Europa lebten, und zum anderen die Denisovaner als rein asiatische Gruppe.

· Allerdings können Letztere keineswegs nur eine zentralasiatische Menschenform gewesen sein, trotz des namengebenden Fundorts im Altai-Gebirge. Denn sie sind zwar vor spätestens 30 000 Jahren verschwunden, haben aber Spuren hinterlassen: 5 Prozent ihrer DNA finden sich in den Genomen heutiger Melanesier – vor allem auf Papua-Neuguinea und der vorgelagerten Insel Bougainville – und australischer Aborigines. Kleinere Prozentsätze an Denisova-DNA sind auf einigen indonesischen Inseln nachgewiesen, auch bei den Mamanwa – philippinischen „Negritos“ auf Mindanao – sowie bei Einwohnern der Fiji-Inseln.

· Dieser geographische Spagat zwischen Altai-Gebirge und tropischer Inselwelt legt nahe: Das Verbreitungsgebiet der Denisovaner erstreckte sich vor 50 000 Jahren von Zentralasien bis tief in den Südosten. Vor spätestens 45 000 Jahren erreichte die erste Welle anatomisch moderner Menschen aus Afrika entlang der südasiatischen Küste das heutige Hinterindien. Von dort aus setzten die Einwanderer – was nur mit hochseetüchtigen Wasserfahrzeugen ging – quer durch die Inselwelt des heutigen Indonesiens nach Australien und Neuguinea über. Auf den Inseln haben sich die Vorfahren der Melanesier und Aborigines mit Denisovanern gekreuzt, vermutet Johannes Krause.

Die erste Generation von Mischlingen erbte je zur Hälfte die Gene von beiden Elternteilen. Wie viele Halb-und-halb-Söhne oder -Töchter existierten damals, um den Melanesiern und den australischen Ureinwohnern die heutigen 5 Prozent Denisova-DNA zu hinterlassen? „Mindestens zwei“, sagt Krause und lächelt verschmitzt. „Es gibt nämlich Anzeichen für zwei Vermischungsereignisse: Die Aborigines und die Papuas tragen andere Denisova-Sequenzen als die Mamanwa auf den Philippinen. Aber im Ernst: Ob es ursprünglich wirklich nur 2 oder 50 oder 500 Mischlinge gab, kann heute niemand sagen.“

2000 MAL AM ZAUBERWÜRFEL GEDREHT

Es ist ohnehin schwer genug, macht der Paläo-Genetiker klar, die archaische DNA von Neandertalern oder Denisovanern überhaupt im Genom heute lebender Menschen aufzuspüren. „Sie ist zufällig verteilt, wie nach einem Schrotschuss“, erläutert Krause. „Mit jeder neuen Generation werden die Sequenzen erneut zerschossen.“ Er zieht eine Parallele zu Rubik’s Cube, dem in den 1980er-Jahren populären Zauberwürfel: „Man stelle sich einen Zauberwürfel vor, der ursprünglich reinfarbige Flächen hatte, aber seit 40 000 Jahren mit jeder neuen Generation ein weiteres Mal gedreht wird – bislang gab es also etwa 2000 Drehbewegungen. Die Aufgabe der Genetiker ist es, Schritt für Schritt zu rekonstruieren: Wie sah der Würfel vor der letzten Drehung aus, wie vor der vorletzten und so weiter.“

Der Tübinger Junior-Professor sieht bei der Rekonstruktion der damaligen Ereignisse einen ganzen Wald von offenen Fragen. Zum Beispiel: „Warum findet man heute Menschen mit Denisovaner-Genen mit Ausnahme der Mamanwa nur östlich der Wallace-Linie?“ Das ist die Grenzlinie zwischen asiatischer und australischer Fauna, die quer durch den indonesischen Archipel verläuft. „Oder: Wie hat die Vermischung stattgefunden?“

Letzteres kann nur über einen populationsgenetischen „ Flaschenhals“ funktioniert haben, spekuliert Krause. Etwa so: Vielleicht ein Dutzend moderner Einwanderer könnte auf ein oder zwei Denisovaner getroffen sein. Die kleine Gruppe blieb nach der Vermischung isoliert, hat eventuell einen Meeresarm überquert und als erste eine Insel besiedelt. Nach vier bis fünf Generationen war in der Gruppe zwar der Denisova-DNA-Anteil auf 5 Prozent gesunken, aber dafür war diese DNA jetzt in allen Clan-Mitgliedern präsent. Weil keine weiteren Zuzügler auf die abgelegenen Inseln kamen, blieb das Mischungsverhältnis bis heute konstant.

Ein weiteres Rätsel: Zwischen dem Altai-Gebirge, anscheinend dem nördlichen Rand des einstigen Verbreitungsgebiets der Denisovaner, und der südostasiatischen Inselwelt dehnt sich das riesige China. „Ich nehme an, die Denisovaner haben auch in China gelebt“, sagt Krause. „Aber bisher gibt es keine archäologischen oder genetischen Beweise dafür.“

SELTSAME SCHÄDEL IN CHINA

Phantome haben indes die schlechte Angewohnheit, unerkannt umzugehen. Mehrere seltsame Schädel wurden in vergangenen Jahrzehnten in der Volksrepublik entdeckt: der „Jinniushan-Mensch“ im mandschurischen Nordosten, der „Dali-Mensch“ in der zentralchinesischen Provinz Shaanxi und der „Maba-Mensch“ in Guangdong im tiefen Süden. Sie sind zwischen 200 000 und 130 000 Jahren alt und lassen sich weder dem anatomisch modernen Menschen zuordnen noch dem Neandertaler. Einige chinesische Paläoanthropologen leiten die Schädel ab vom chinesischen Homo erectus – dem „Peking-Menschen“.. Was aber, wenn Jinniushan-, Maba- und Dali-Mensch in Wahrheit Denisovaner sind?

„Jinniushan- und Dali-Mensch haben sich ziemlich sicher nicht aus dem chinesischen Homo erectus entwickelt“, sagt Günter Bräuer. Der Paläoanthropologie-Professor von der Abteilung für Humanbiologie der Universität Hamburg spricht aus persönlichem Augen- schein. Er hatte in den 1990er-Jahren die seltene Chance, in Peking beide fast vollständigen Schädel nicht nur in Händen zu halten, sondern sogar genau zu untersuchen. Das Ergebnis seiner Analyse: „Sowohl der Jinniushan- als auch der Dali-Schädel zeigen gegenüber dem chinesischen Homo erectus deutlich fortschrittliche Merkmale. Die Schädel sind höher, die Scheitelbeine stehen senkrecht und konvergieren nicht nach oben, die Stirnbeine sind verbreitert. Die Gesichter – besonders beim Jinniushan-Menschen – sind graziler. Sie haben insgesamt ein höheres Entwicklungsniveau.“ Auch der 130 000 Jahre alte, stark unvollständige Maba-Schädel gehört laut Bräuer in diese Gruppe.

AUFFALLENDE GEMEINSAMKEITEN

Seine Bewertung, worum es sich beim Jinniushan-, Dali- und Maba-Menschen handelt, fällt deutlich aus. „Es gibt so viele Gemeinsamkeiten zwischen diesen chinesischen Schädeln und den Schädeln des archaischen Homo sapiens in Europa und Afrika, dass ich hier nicht an Zufall glauben kann“, sagt der Hamburger Forscher. „Das ist alles archaischer Homo sapiens. Die Entdeckung der Denisovaner passt gut in ein Szenario, das mir seit Langem wahrscheinlich erscheint.“

Sein Szenario, das sich in der großen Linie mit dem der Paläo-Genetiker deckt: Vor rund 800 000 Jahren fand auf dem Schwarzen Kontinent ein Artbildungsprozess statt – aus dem afrikanischen Homo erectus entstand der archaische Homo sapiens (nicht zu verwechseln mit dem anatomisch modernen). Vor etwa 600 000 Jahren – hier liegt Bräuer mit seiner Schätzung deutlich früher als die Genetiker – begann die neue Art sich in Richtung Westasien und Europa auszubreiten und entwickelte sich dort über viele kleine Zwischenschritte vor etwa 200 000 Jahren zum Neandertaler. Parallel, so Bräuer, expandierte der archaische Homo sapiens nach Zentral- und Ostasien – wo er zu einer eigenständigen Menschenform wurde. Es könnte dieselbe sein, die nun die Paläo-Genetiker entdeckt und „Denisova-Mensch“ getauft haben.

Der Nachweis für die Korrektheit dieser Hypothese wäre erbracht, wenn in den chinesischen Schädeln verwertbare DNA gefunden würde – und man darauf dieselben Sequenzen fände wie im Fingerknochen des Mädchens aus der Denisova-Höhle. Indes: Die Chinesen lassen ihre Fossilien nicht aus dem Land. So hielt sich Svante Pääbo vom MPI-EVA an die alte Devise: Wenn Moses nicht zum Berg kommt, muss der Berg eben zu Moses kommen. In aller Stille vereinbarte der Leipziger Star der Paläo-Genetik eine Kooperation („Joint Lab“) mit der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.

Das Max-Planck-Institut hat inzwischen ein Reinstraumlabor für DNA-Probennahmen, Protein- und Isotopenanalysen in China installiert, in einem Gebäude des Pekinger Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology. Johannes Krause kennt nicht nur die dort arbeitende Doktorandin Fu Qiaomei – er hat sie in Leipzig betreut –, sondern auch das Ziel der Aktion: „ Vor allem die Fossilien von Dali und Maba sollen auf DNA beprobt werden.“

EINEN VERSUCH IST ES WERT

Doch die Chance, darin intakte Erbsubstanz zu finden, sieht Krause nicht gerade rosig: „Die Erfolgsaussichten sind kleiner als 1 zu 1000. In Zentral- und Südchina herrscht ein heißes Klima, da hält DNA sich schlecht über einen so langen Zeitraum.“ Versuchen werden es die Paläo-Genetiker jedoch allemal, den fossilen Schädeln Informationen zu entlocken – und das Phantom der Denisova-Höhle aus seinem chinesischen Versteck zu zerren. ■

Keine andere Disziplin vollzieht derart radikale Kurswechsel wie die Paläoanthropologie, findet bdw-Redakteur THORWALD EWE.

von Thorwald Ewe

Geteiltes Eurasien

Mindestens zwei archaische Menschenformen lebten noch vor weniger als 50 000 Jahren auf dem eurasischen Kontinent – im Westen die Neandertaler, im Osten die neu entdeckten Denisova-Menschen. Im Altai-Gebirge berührten sich offenbar die Jagdreviere von Neandertalern und Denisovanern. Der Nachweis von Denisova-DNA in den Genen heutiger Menschen in Australien und Melanesien zeigt, dass diese Menschenform ein großes Verbreitungsgebiet in Ostasien gehabt haben muss. Auch einige Schädelfunde in China, die in keine der bekannten Schubladen passen wollen, nähren diesen Verdacht.

Kompakt

· Der Denisova-Mensch, benannt nach einer Höhle im Altai-Gebirge, war eine asiatische Schwesterpopulation des Neandertalers.

· Dieser archaische Mensch hat – genauso wie der Neandertaler – in der heutigen Menschheit genetische Spuren hinterlassen.

Die erste Welle traf auf Denisovaner

Spätestens vor 110 000 Jahren expandierten anatomisch moderne Menschen aus Ostafrika (1) auf die arabische Halbinsel und in den Nahen Osten. Vor etwa 50 000 Jahren vermischte sich eine Population der modernen Menschen mit den archaischen Neandertalern (2). Aus dieser Gruppe rekrutierten sich mehrere Wanderwellen, die erste entlang der Südküste Asiens (3). Vermutlich auf den Inseln Südostasiens trafen die Modernen auf archaische Denisova-Menschen – mindestens zwei Kreuzungen mit ihnen sind nachgewiesen (4). Träger von Neandertaler- plus Denisova-DNA erreichten vor 45 000 Jahren Neuguinea und Australien (5).

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