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19.02.22  Eine modern menschliche Wirbelsäule bei Australopithecus sediba?

Auf der Basis neu gefundener Lendenwirbel des Homininen Australopithecus sediba schließen Forscher um Lee Berger, dass dieser mutmaßliche Vorfahr des Menschen menschlich aufrecht gehen konnte. Eine detaillierte Analyse der zugrundeliegenden Befunde kann diese Einschätzung jedoch keineswegs bestätigen. Es zeigt sich, dass die ermittelten Daten an den fossilen Lendenwirbeln und die paläoanthropologischen Deutungen sowie die populäre Darstellung in den Medien nicht zusammenpassen. Dies liegt daran, dass die untere Wirbelsäule von Australopithecus sediba trotz krasser Krümmung insgesamt hinsichtlich Winkel der Wirbel, Gelenkflächen und Wirbelform nicht menschenähnlicher konfiguriert ist als bei Australopithecus africanus, sondern eindeutig australopithecusartig. Somit liegen keine belastbaren Hinweise auf eine Menschenähnlichkeit der unteren Wirbelsäule von Australopithecus sediba vor.

1. Einleitung

„,Er lief wie ein Mensch und kletterte wie ein Affe‘, [so] fasst Lee Berger, Paläontologe […] in Südafrika, die Ergebnisse einer neuen Studie über Australopithecus sediba zusammen“ (Dönges 2021). Diese neue Studie von Williams et al. (2021) handelte über neu entdeckte Lendenwirbel L1 bis L4 von Australopithecus sediba.

Es sind insgesamt ca. 10 fossile Arten von Australopithecus bekannt, von denen manche robuster und manche graziler gebaut waren. Nach evolutionärer Deutung der Herkunft des Menschen wird Australopithecus zu den „Homininen“ gerechnet. Dieser Begriff fasst alle fossilen Formen zusammen, die man nach der vermuteten Abspaltung der Vorfahren des Schimpansen von den Vorfahren des Menschen vor 5 bis 7 Millionen radiometrischen Jahren (MrJ) einordnet. Verschiedene Australopithecus-Arten werden insbesondere aufgrund von potenziellen Skelettanpassungen an einen aufrechten Gang als direkte Vorfahren des Menschen diskutiert. Dazu gehört auch der 2 MrJ alte Australopithecus sediba aus Südafrika, der erst ab 2010 wissenschaftlich beschrieben und als Übergangsform zwischen älteren Australopithecus-Arten und der Gattung Homo (Mensch) vorgeschlagen wurde. Im Folgenden wird untersucht, ob das Eingangszitat von Lee Berger durch die vorgestellten Daten unterstützt wird.

Abbildung: Skelett und Lendenwirbelsäule

2. Die Lendenwirbelsäule von Australopithecus sediba

Die Wirbelsäule beim Menschen ist typisch doppelt-S-förmig gekrümmt, um die Gewichtsbelastung und Kraftübertragung beim aufrechten Gang zu kompensieren, während sie bei heutigen Menschenaffen nur einfach S-förmig gekrümmt ist. Williams et al. (2021) wollen anhand der Winkel der fossilen Lendenwirbel zueinander auf die Art der Wirbelsäulenkrümmung schließen. Die Winkel der Wirbel L2 bis L4 (=Bzw. der entsprechenden Wirbel L1 bis L3 bei heutigen Menschenaffen, die oft einen Lendenwirbel weniger haben.) haben beim modernen Menschen einen riesigen Variationsbereich, der alle fossilen Homininen sowie die allermeisten heutigen Menschenaffen (Schimpanse, Gorilla und Orang-Utan) einschließt. Damit ermöglicht dieses Merkmal keine sicheren Aussagen über Abstammung oder Fortbewegung.

Williams et al. (2021) bezeichnen den Übergang vom positiven L3-Winkel zum negativen L4-Winkel bei Australopithecus sediba als „menschenähnliche“ Wirbelsäulenkrümmung und Anpassung an Zweibeinigkeit. Diese Schlussfolgerung ist aber methodisch nicht möglich, weil ca. 18 Prozent von Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans ebenfalls einen solchen Übergang von L3 zu L4 besitzen, der aber 60 Prozent der heutigen Menschen fehlt (ebd. Tab. 2+3 sowie Fig. 5–source data 1).

Der Winkel des Wirbels L5 hat einen sehr großen Variationsbereich beim Menschen (-12,3° bis 2,2°), der beinahe komplett den Variationsbereich des vorzugsweise am Boden lebenden Gorillas (-6,2° bis 3,5°) abdeckt. Schimpansen und Orang-Utans haben aber zum Teil positivere Winkelwerte (bis 7 bzw. 8°). Die drei Winkelwerte von L5 beim Neandertaler (4,9° bis -10,6°) bewegen sich in deutlich menschenähnliche Richtung, was auch für Australopithecus africanus gilt (-6,9° bis -4,2°). Der sehr stark negative L5-Winkel von A. sediba (-11,2°) ist im Bereich des unteren Endes des Variationsbereichs des modernen Menschen und nahe Homo erectus (-11,8°) gelegen. Andererseits besitzen zwei untersuchte nichtpathologische moderne Menschen sogar positive und drei andere Menschen fast neutrale L5-Winkelwerte. Außerdem haben ca. 54 Prozent aller heutigen Menschenaffen einen negativen L5-Winkelwert und vier untersuchte Menschenaffen liegen sogar näher am Mittelwert des Menschen als A. sediba. Aus einem negativen L5-Winkel kann somit nicht direkt auf einen aufrechten Gang geschlossen werden.

Auch die Aufsummierung der Winkelwerte der betreffenden Wirbel ergibt kein klares Signal in Richtung menschenartigere Lendenwirbelsäule von Australopithecus sediba (Williams et al. 2021, Fig. 5 + source data 1, Tab. 2+3), weil sowohl heutige als auch fossile echte Menschen (Homo erectus und Neandertaler) jeweils einen riesigen Variationsbereich abdecken. Insgesamt liegen bei den Gesamtwinkeln ca. 74 Prozent aller Schimpansen, Orang-Utans und Gorillas im Variationsbereich des modernen Menschen, von denen ein untersuchtes Gorilla-Exemplar sogar einen noch negativeren Wert als Australopithecus sediba hat. Sieht man einmal vom Mangel an Vergleichsmaterial von anderen Affen ab (vgl. Almécija et al. 2021), liegen selbst zwei Fossilien von Australopithecus africanus (-3,8° bzw. 1,0°) näher an dem Mittelwert heutiger Menschen (-1,6°) als A. sediba (-7,3°), weswegen letzterer nicht „menschenähnlicher“ sein kann.

Williams et al. (2021) gehen davon aus, dass beim Menschen die Gelenkflächen zwischen den Wirbeln der Lendenwirbelsäule (bzw. des Kreuzbeins) nach unten hin „pyramidenförmig“ (L2 zu L3 im Verhältnis zu L5 zu S1) größer werden, um als Anpassungen an die Kräftewirkungen beim aufrechten Gang zu fungieren. Die Gelenkflächenverhältnisse von Menschen und heutigen Menschenaffen überlappen tatsächlich ganz knapp nicht. Dagegen fallen alle Homininen-Fossilien außer Lucy (Australopithecus afarensis, mit unklarer Lendenwirbelzuordnung) eindeutig in den Variationsbereich des Menschen. Williams et al. (2021) leiten aus den Messdaten „eine menschenähnliche Konfiguration des Neuralbogens“ bei Australopithecus sediba ab. Es muss aber beachtet werden, dass Sts 14 von Australopithecus africanus hinsichtlich der Gelenkflächenverhältnisse (1,54) sogar noch näher am Mittelwert moderner Menschen (1,68) als MH2 von A. sediba (1,43) liegt. A. sediba befindet genau zwischen den beiden Werten von A. africanus und ist somit typisch australopithecusartig konfiguriert.

Auf Grundlage der Rekonstruktion des Lendenwirbels L3 ergeben sich mittels morphometrischer Prokrustusanalyse (PC) (=PC ist die Abkürzung für Prokrustus-Analyse. Die Messpunkte der Fossilien werden aus verschiedenen Perspektiven in ihren Abständen gemessen und anschließend auf ihre Ähnlichkeit hin verglichen.) anhand von 48 Messpunkten folgende Ergebnisse: Obwohl einige Gemeinsamkeiten zu Menschenaffen und auch Homininen bestehen, überraschen zwei Analysen (PC4 und 7-Fig. Suppl.), da Ausrichtung und Verjüngung der Rippenfortsätze (Processus costales) sowie Ausrichtung der Gelenkflächen von Australopithecus africanus und „insbesondere“ A. sediba nicht zu denen bei modernen Menschen und Neandertalern passen. Zudem sind die beiden Australopithecus-Arten in Bezug auf diese Merkmale einzigartig. Insgesamt vier Mal wurde von Williams et al. (2021, Fig. 7 A-D) ein gemeinsamer multimetrischer Raum aus je zwei PC-Analysen erstellt: Demnach lag die Wirbelform des Neandertalers immer im Variationsbereich des modernen Menschen. Die L3-Wirbel von Australopithecus sediba und africanus lagen einmal im Variationsbereich des Menschen, einmal knapp an dessen Rand und zweimal völlig isoliert. Alle PC-Analysen ergaben eine sehr große Nähe von Australopithecus sediba und africanus. Auch die Prokustusdistanzen (Fig. 7-Suppl. 1) zeigen klar, dass die Form des L3-Wirbels von A. sediba dem von A. africanus am stärksten ähnelt und weit vom Schimpansen, aber auch vom modernen Menschen und Neandertaler entfernt ist.

Außerdem ermittelten Williams et al. (2021, Fig. 7 Suppl. 3) noch den Einfluss der Größe auf die Form des L3-Wirbels. Während sich das Neandertalerfossil noch im Variationsbereich des Menschen befindet und dies ebenfalls für einen Teil der drei Gattungen heutiger Großaffen gilt, sind die L3-Wirbel von Australopithecus sediba und africanus im Verhältnis von Größe und Form weit vom Menschen entfernt und typisch schimpansenartig konfiguriert.

3. Diskussion

Williams et al. (2021) versuchen bei Australopithecus sediba eine starke Krümmung der fragmentarisch vorliegenden Lendenwirbelsäule (Lendenlordorse) anhand der gemessenen Winkel abzuleiten. Deutlich negative Winkelwerte gibt es aber auch bei A. africanus, der Mehrheit heutiger Menschenaffen und bei einigen heutigen Menschen. Das verbietet wiederum Schlussfolgerungen über den aufrechten Gang. Über alle Merkmale der Lendenwirbelflächenverhältnisse und PC-Analysen hinweg sind die Konstellationen bei Australopithecus sediba nicht menschlicher als beim ca. 1 MrJ älteren A. africanus. Die untere Wirbelsäule von A. sediba ist damit insgesamt entgegen der Schlussfolgerung von Williams et al. (2021) eindeutig australopithecusartig und kann auch nicht als Weiterentwicklung der Zweibeinigkeit in Richtung Mensch interpretiert werden.

All das bedeutet, dass Lee Bergers spekulative Aussage, dass Australopithecus sediba „wie ein Mensch lief und wie ein Affe kletterte“, überhaupt nicht von der Datenlage gedeckt ist. Wenn er recht hätte, wäre es möglich, dass A. sediba menschlich (also ausdauernd und energiesparend) aufrecht gehen konnte und trotzdem extrem an das Klettern angepasste Oberkörper und Arme besaß. Dies ist in sich nicht gut begründet. Erstens gibt es auch im unteren Körperskelett genügend Merkmale, die gegen eine menschliche Fortbewegung sprechen, so dass „Australopithecus sediba wahrscheinlich von allen Australopithecinen am stärksten an ein Leben in Bäumen angepasst war“ (DeSilva et al. 2012 bei Brandt 2017a, S. 30). Und zweitens ist dies aufgrund des ans Klettern angepassten oberen Körperskeletts kaum sinnvoll vorstellbar. Brandt (2017a) zufolge ist der obere Brustkorb von Australopithecus sediba großaffenähnlich eng konfiguriert und das Schulterblatt großaffenähnlich hoch gelegen. A. sediba konnte „deshalb beim Gehen und schnellen Laufen die Arme nicht so effektiv schwingen wie der Mensch“, und der enge obere Brustkorb und der Schultergürtel haben zudem wohl die beim schnellen oder ausdauernden Gehen erforderliche Hebung des oberen Rippenbogens beim tiefen Einatmen eingeschränkt (ebd.).

Auch neuere Studien über A. sediba zeigen „vorwiegend primitive“ Morphologie beim oberen Körperskelett, die auf „beträchtliche Kletter- und Hangelfähigkeit hindeuten“ (Churchill et al. 2018). Ebenso betonen Holliday et al. (2018) nicht nur die geringe Körpergröße und das niedrige Körpergewicht von A. sediba, sondern auch Kletteranpassungen an Fuß und Armen und den Mangel an typisch menschlicher „Zweibeinigkeit über weite Strecken“ aufgrund kürzerer Beinknochen. Auch die Orang-Utan-ähnliche Trabekel-Knochenstruktur der Mittelhandknochen spiegelt nach Dunmore et al. (2020) ihre starke Rolle in einer zugreifenden Fortbewegung wider (auch trotz menschen- bzw. gorillaähnlicher Trabekelstruktur des Mittelhandknochens des Daumens). Prahabat et al. (2021) beschreiben ebenfalls die affenartige Gliedmaßenproportionen bei Australopithecus sediba sowie bei anderen Australomorphen (=Ihre Einschätzung von Australopithecus afarensis, Homo floresiensis und „Homo“ naledi steht aber der Grundtypenzuordnung nach Hartwig-Schwerer 2005 sowie Brandt 2015, 2017b entgegen.) (einschließlich „Homo“ habilis) im Gegensatz zu Homo erectus und auch zu dem fast doppelt so alten A. afarensis. Deshalb bezeichnen sie bei A. afarensis die zweibeinigen Anpassungen sogar als „plausiblere“ „unabhängige Entwicklung“ (also Konvergenz). Diese Sichtweise findet grundsätzlich bei Almécija et al. (2021) Unterstützung und stellt daher eine Ableitung einer gemeinsamen Evolutionsgeschichte mit den Menschen aufgrund „menschenähnlicher“ Merkmale bei Australomorphen generell in Frage. Auch die Zahnsteinanalysen von A. sediba weisen nach Henry et al. (2012) auf eine schimpansenartige Ernährung und Lebensweise bei A. sediba und Ardipithecus ramidus hin. Dafür sprechen auch das schimpansenähnlich kleine Gehirn (ca. 420 cm³) und die großaffenartige Hirnfurchenmusterung des Stirnlappens (vgl. Tobias 1987, Berger et al. 2010, Brandt 2021).

Zudem erwies sich Homo erectus mit 1,95 bis 2,04 MrJ entgegen der ursprünglichen Erwartung als etwas älter als Australopithecus sediba mit 1,98 MrJ (Herries et al. 2020; Pickering et al. 2011). Somit ist nach Prahabat et al. (2021) noch kein bisschen klar, wann und wie überhaupt ein Übergang „vom Baumleben zur dauerhaften Zweibeinigkeit“ stattgefunden haben könnte. Außerdem war H. erectus auch als ältester Hominine eindeutig an einen gewohnheitsmäßigen menschlichen Gang angepasst (vgl. Ruff 2009; Brandt 2017a). Der menschliche Gang von Homo erectus erscheint also plötzlich im Fossilbericht – und nicht schon bei Australopithecus sediba, wie Lee Berger behauptet hatte. Dies kann man auch als Hinweis auf eine getrennte Erschaffung deuten. Denn nach dem Grundtypmodell erschuf Gott den Grundtypen der echten Menschen (mit einem Formenspektrum im Bereich von Homo erectus, Neandertaler und dem modernen Menschen) mit menschlich-aufrechtem Gang einerseits, und ein oder mehrere Grundtypen australomorpher Großaffen einschließlich Australopithecus sediba mit jeweils ganz eigenem Fortbewegungsrepertoire andererseits.

4. Literatur

Almécija S et al. (2021) Fossil apes and human evolution. Science 372, eabb4363, doi: 10.1126/science.abb4363.

Berger LR et al. (2010) Australopithecus sediba: A New Species of Homo-Like Australopith from South Africa. Science 328, 195–204, doi:10.1126/science.1184944.

Brandt M (2015) Flores-Mensch: Moderner Homo sapiens mit Down-Syndrom? Stud. Int. J. 22, S. 30–34.

Brandt M (2017a) Wie sicher sind Deutungen in der Paläanthropologie? Australopithecus sediba und sein merkwürdiges Merkmalsmosaik. In: Brandt M (Hg) Frühe Homininen. Eine Bestandsaufnahme anhand fossiler und archäologischer Zeugnisse. Studium Integrale Special, S. 9–49.

Brandt M (2017b) Homo naledi – neuer Hominine mit vielen Fragezeichen. In: Brandt M (Hg) Frühe Homininen. Eine Bestandsaufnahme anhand fossiler und archäologischer Zeugnisse. Studium Integrale Special, S. 51–79.

Brandt M (2021) Gab es Vormenschen? Irrungen und Wirrungen in der Paläoneurologie. W+W Special Paper B-21-4.

Churchill SE et al. (2018) The shoulder, arm, and forearm of Australopithecus sediba. PaleoAnthropology 2018:234–281, doi:10.4207/PA.2018.ART114.

Daegling DJ et al. (2016) Comparative biomechanics of Australopithecus sediba mandibles. J. Hum. Evo. 100,  73 –86, https://doi.org/10.1016/j.jhevol.2016.08.006.

Dönges J (2021) Früher Menschenverwandter: Fossile Wirbel von Australopithecus sediba gefunden. spektrum.de. Veröffentlicht am 24.11.2021, https://www.spektrum.de/news/fossile-wirbel-von-australopithecus-sediba-gefunden/1952386.

Dunmore CJ et al. (2020) The position of Australopithecus sediba within fossil hominin hand use diversity. Nature Ecology & Evolution 4, 911–918, doi: https://doi.org/10.1038/s41559-020-1207-5.

Hartwig-Scherer S (2005) Die Zwergenmenschen – Genetische Isolation führt zur Bildung von „Hobbits“ auf indonesischer Insel. Stud. Int. J. 12, S. 3–10.

Henry AG et al. (2012) The diet of Australopithecus sediba. Nature 487:90–93, https://doi.org/10.1038/nature11185.

Herries AIR et al. (2020) Drimolen crania indicate contemporaneity of Australopithecus, Paranthropus and early Homo erectus in South Africa. Science 368, eaaw7293, doi: 10.1126/science.aaw7293.

Holliday TW et al. (2018) Body size and proportions of Australopithecus sediba. PaleoAnthropology 2018:406–422, doi:10.4207/PA.2018.ART118.

Pickering RJ et al. (2011) Australopithecus sediba at 1.977 Ma and Implications for the Origins of the Genus Homo. Science 333, 1421–1423, doi:10.1126/science.1203697.

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Tobias VP (1987) The brain of Homo habilis: A new level of organization in cerebral evolution. J. Hum. Evol. 16, 7–8, 741-761, https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0047248487900224.

Williams SA et al. (2021) New fossils of Australopithecus sediba reveal a nearly complete lower back. Elife. 10, e70447, doi: 10.7554/eLife.70447.

Autor dieser News: Benjamin Scholl, 19.02.22

 
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