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Neandertaler-Erbe beeinflusst die Kopfform

Ein Merkmal, das den modernen Menschen (rechts) vom Neandertaler (links) unterscheidet, ist die rundliche Gestalt seines Gehirnschädels. (Credit: CC BY-NC-ND 4.0, Philipp Gunz)

Wir sind ein bisschen Neandertaler – ein bis zwei Prozent des Erbguts der Europäer stammt von unseren archaischen Cousins, da sich unsere Vorfahren einst mit ihnen vermischt haben. Wie Forscher nun berichten, kann sich dies offenbar auch in der Kopfform widerspiegeln: Menschen, die an bestimmten Stellen im Genom Neandertaler-DNA-Fragmente besitzen, haben etwas weniger rundliche Schädel. Dieser Zusammenhang gibt wiederum interessante Information zur Evolution des Gehirns von Homo sapiens, sagen die Wissenschaftler.

Man muss kein Anthropologe sein, um den Unterschied zu erkennen – ein Vergleich zwischen modernem Mensch und Neandertaler zeigt: Wir haben ausgesprochen rundliche Schädel, die Neandertaler besaßen hingegen eine vergleichsweise längliche Kopfform. Anthropologen vermuten, dass dieser Unterschied im Zusammenhang mit evolutionären Veränderungen der menschlichen Gehirnorganisation steht. Grundsätzlich ist dabei allerdings zu betonen, dass der Neandertaler nicht als primitive Version des Menschen anzusehen ist, wie es lange dargestellt wurde. Er war dem modernen Menschen vermutlich weitgehend ebenbürtig, geht aus Studien der letzten Jahre hervor. „Unsere Ergebnisse lassen keine Rückschlüsse auf die kognitiven Fähigkeiten der Neandertaler zu“, betont Philipp Gunz vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig (MPI EVA). „Der Fokus unserer Studie liegt hingegen auf einem besseren Verständnis der ungewöhnlichen Gehirnform des modernen Menschen“.

Neandertaler-DNA auf der Spur

Um mehr Licht auf den möglichen Zusammenhang zwischen Schädelform und der menschlichen Gehirnorganisation zu werfen, haben Gunz und seine internationalen Kollegen genetische Informationen und Gehirnscans miteinander kombiniert. „Unser Ziel war es, Gene und biologische Mechanismen zu finden, die mit der rundlichen Gehirngestalt zusammenhängen“, erklärt Amanda Tilot vom Max-Planck-Institut für Psycholinguistik im niederländischen Nijmegen,.

Genetische Vergleiche mit dem Neandertaler waren in diesem Zusammenhang möglich, da mittlerweile sein Erbgut bekannt ist: Durch DNA aus Fossilien konnten Anthropologen das Genom der archaischen Menschenform rekonstruieren. So stellte sich zunächst einmal heraus: Offenbar haben sich moderne Menschen, als sie ab vor etwa 50.000 Jahren aus Afrika nach Europa kamen, mit den Neandertalern vermischt. Entsprechend tragen heute lebende Europäer Fragmente von Neandertaler DNA individuell unterschiedlich verteilt in ihrem Erbgut. Im Rahmen ihre Studie haben die Forscher nun untersucht, inwieweit dieses Neandertaler-Erbe die Form der Schädel beziehungsweise der Gehirne beeinflusst.

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Die Forscher haben dazu zunächst computertomografische Aufnahmen von Schädeln von Neandertalern sowie von 4500 modernen Menschen erstellt. Anschließend haben sie die Daten in Bezug zu den genetischen Informationen dieser Personen gesetzt. Ihre Frage war dabei: Stehen bestimmte Neandertaler-typische DNA-Fragmente im Erbgut dieser modernen Menschen im Zusammenhang mit ihren Schädel- beziehungsweise Gehirnformen?

Einblicke in die Hirnentwicklung

Das Team kam zu dem Ergebnis: Wer Neandertaler-DNA auf den Chromosomen 1 und 18 besitzt, hat tendenziell eine etwas weniger rundliche Kopf- beziehungsweise Gehirnform. Wie die Forscher betonen, sagt dies nichts über die geistigen Fähigkeiten dieser Personen aus oder etwa, dass sie eher wie Neandertaler sind. „Die Auswirkungen dieser seltenen Neandertaler-DNA-Fragmente sind sehr subtil, aber aufgrund der großen Stichprobengröße nachweisbar“, erklärt Co-Autor Simon Fisher vom MPI EVA.

Wie die Forscher berichten, fanden sie Hinweise darauf, dass die genetischen Fragmente des Neandertalers, die in Verbindung mit der Schädelform stehen, die Aktivität der Gene UBR4 und PHLPP1 beeinflussen. Von ihnen ist bekannt, dass sie eine Rolle bei der Gehirnentwicklung und an der Bildung von Nervenzellen sowie der Myelinscheide spielen. Zudem könnte die Neandertaler-DNA zwei bestimmte Gehirnstrukturen beeinflussen: die Basalganglien und das Kleinhirn. Beide erhalten direkte Signale aus dem Bewegungszentrum des Gehirns und sind damit an der Vorbereitung, dem Lernen und der Koordination von Bewegungen beteiligt. Die Basalganglien tragen auch zu kognitiven Funktionen wie Gedächtnis, Aufmerksamkeit, Planung, Erlernen von Fertigkeiten und möglicherweise zur Sprachentwicklung bei, erklären die Forscher.

Ihnen zufolge bilden ihre Ergebnisse nun die Grundlage für weitere Untersuchungen zu den genetischen Grundlagen der Gehirnentwicklung. Die Wissenschaftler vergrößern nun ihren Stichprobenumfang durch Einbeziehung der britischen UK Biobank. Sie hoffen, dass sie dadurch weitere Erbanlagen aufdecken können, die eine Rolle bei der Entwicklung der Gehirngestalt und -Funktion spielen.

Quelle: Max-Planck-Gesellschaft, Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2018.10.065

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