Warum zwei menschliche Vettern wohl keine energiereichere Nahrung zerkauen konnten

Ob die beiden Burschen, die jetzt zum Untersuchungsobjekt der Leipziger Anthropologen wurden, tatsächlich zu den Vorfahren der heutigen Menschen gehören, ist umstritten. Aber irgendwie in den Stammbaum gehören sie – vielleicht als frühe evolutionäre Seitenlinie. Sie lebten vor 3 beziehungsweise 1,5 Millionen Jahren. Und vor allem sind die Forscher von ihren Beißerchen fasziniert.

Denn die Zähne, die ja zum Glück oft mit Knochen- und Schädelfragmenten überdauert haben, verraten eine Menge über das Leben dieser „Neben-Menschen“. Und indirekt natürlich auch über die frühe Nahrungswahl der gleichzeitigen Menschenvorfahren. Denn mit dem Beginn der Menschwerdung änderte sich augenscheinlich auch die Nahrungsauswahl. Und das hatte Folgen – auch für die Zähne.

Seit der Entdeckung der fossilen Überreste von Australopithecus africanus in Taung vor knapp einem Jahrhundert sowie darauffolgender Funde von Paranthropus robustus diskutiert die Wissenschaft darüber, wovon sich diese beiden Homininenarten aus Südafrika ernährt haben.

Ein internationales Forscherteam vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig, der Universität Chile und der Universität Oxford in Großbritannien hat nun die Ausrichtung der Zahnwurzeln dieser fossilen Arten genau untersucht und kommt zu dem Ergebnis, dass Paranthropus robustus seine Nahrung auf völlig andere Art und Weise zerkaut haben muss als andere Homininen. Dies erklärt wahrscheinlich eine Reihe von schädelanatomischen Merkmalen, die nur Paranthropus robustus aufwies.

Der Schlüssel zur menschlichen Evolutionsgeschichte oder: Futter fürs Gehirn

Was natürlich auch bedeutet: Der Paranthropus robustu hat es wohl nicht sehr optimal angepackt mit dem Kauen, auch wenn seine Methode durchaus zu besonderen Zahnformen geführt hat.

Bevor Nahrung geschluckt und dann verdaut werden kann, muss sie in der Mundhöhle zerkleinert werden. Wie dies genau geschieht, ist von vielen Faktoren abhängig, beispielsweise von den mechanischen Eigenschaften der Nahrung oder der Morphologie des Kauapparats. Paläoanthropologen verwenden viel Zeit darauf, die Ernährung unserer Vorfahren zu rekonstruieren, denn Ernährung ist der Schlüssel zum Verständnis der menschlichen Evolutionsgeschichte.

So hat eine qualitativ hochwertige (und fleischhaltige) Nahrung wahrscheinlich die Entwicklung unserer großen Gehirne erst möglich gemacht, während ein Mangel an Nährstoffen zum Aussterben anderer Arten (z. B. Paranthropus boisei) beigetragen haben dürfte. Besonders umstritten geblieben ist jedoch, wie sich die südafrikanischen Homininen ernährt haben.

Ausgehend von der Ausrichtung der Zahnwurzeln im Kiefer hat nun ein Forschungsteam aus Leipzig, Santiago de Chile und Oxford mit Hilfe hochauflösender computertomograpischer Verfahren und der Gestaltanalyse die Hauptrichtung der Kräfte bestimmt, die während des Kauvorgangs wirken. Anhand von virtuellen Rekonstruktionen von fast 30 oberen Backenzähnen von Homininen aus Süd- und Ostafrika stellte das Forscherteam fest, dass die Zahnwurzeln von Australopithecus africanus sehr viel stärker gespreizt waren als die von Paranthropus robustus und die des ostafrikanischen Paranthropus boisei.

„Das ist ein Zeichen für ein stärkeres Wirken seitwärts gerichteter Kaukräfte bei Australopithecus africanus, während bei den beiden Paranthropus-Arten eher vertikale Kräfte zum Tragen kommen“, erläutert Kornelius Kupczik vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie.

Verdrehte Zahnwurzeln und pflanzenreiche Nahrung

Im Unterschied zu den anderen in der Studie untersuchten Arten weisen die Zahnwurzeln von Paranthropus robustus eine ungewöhnliche Ausrichtung auf, eine Art „Verdrehung “, was auf eine leichte Rotations- sowie Vor-und-Rückwärtsbewegung des Kiefers während des Kauens schließen lässt. Für diese Interpretation sprechen weitere morphologische Merkmale des Schädels von Paranthropus robustus.

Beispielsweise deutet die Struktur des Zahnschmelzes auf komplexe, multidirektionale Krafteinwirkungen hin. Auch das ungewöhnliche Abnutzungsmuster der Zähne lässt eher auf eine abweichende Kieferbewegung als auf das Kauen neuartiger Nahrungsressourcen schließen. Offensichtlich wird die Morphologie des Schädels nicht nur davon bestimmt, was Hominine aßen und wie kräftig sie zugebissen haben, sondern auch davon, wie die Kiefer während des Kauvorgangs aufeinandertrafen.

Die aktuelle Studie zeigt, dass die Analyse der Ausrichtung der Zahnwurzeln im Kiefer viel dazu beitragen kann, die Ernährungsökologie unserer Vorfahren und ausgestorbenen Verwandten besser zu verstehen.

„Vielleicht haben Paläoanthropologen die fossilen Funde nicht immer unter den richtigen Gesichtspunkten betrachtet“, folgert Gabriele Macho von der Universität Oxford. „Wir sollten uns nicht nur darauf konzentrieren, was unsere ausgestorbenen Verwandten aßen, sondern auch darauf, wie sie ihre Nahrung kauten.“

Die Variabilität in der Ausprägung der Wurzeln der Backenzähne bei den Homininen verraten uns wahrscheinlich mehr als bislang vermutet.

„Für mich als Anatomin und Zahnärztin ist es sehr wichtig zu verstehen, wie die Kiefer unserer Vorfahren arbeiteten, da wir diese Erkenntnisse schlussendlich auf das Gebiss des heutigen Menschen übertragen können. Das hilft uns, Pathologien wie z. B. Zahnfehlstellungen besser zu verstehen“, fügt Viviana Toro-Ibacache von der Universität Chile und Co-Autorin der Studie hinzu.

Aber Kauvorgänge entscheiden natürlich auch mit darüber, welche Nahrung ein Lebewesen überhaupt und vor allem leicht zerkleinern und essen kann. Seit rund 1 Million Jahre ist auch der Paranthropos von der Erdoberfläche verschwunden. Möglicherweise, weil er kein so energiereiches Ernährungsprogramm hatte wie die sich parallel ausprägende Homo-Linie.

Auf Wikipedia heißt es etwa: „Eine genaue Untersuchung von Zähnen eines Oberkiefers aus der Swartkrans-Höhle mit Hilfe der Laserablation ergab, dass dieses Individuum jahreszeitlich wechselnde Nahrung zu sich genommen haben muss: zeitweise relativ weiche Blätter von Laubbäumen und zeitweise relativ harte Samen- und andere Pflanzenteile von Gräsern, vergleichbar mit den heute lebenden Steppenpavianen. Auch die Zähne von drei anderen Individuen erbrachten Hinweise auf eine weit weniger spezialisierte und zumindest zeitweise weichere Kost, als ihnen aufgrund der massiven Backenzähne bis dahin zugeschrieben worden war.“

Und da kommt nämlich die Frage des weit energieintensiveren Gehirns des Menschen ins Blickfeld, das erst die Entwicklung zum heutigen Homo Sapiens ermöglichte. Augenscheinlich spielt das richtige Kauen auch eine wesentliche Rolle beim Verwerten energiereicherer Nahrung – wie zum Beispiel Fleisch.