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Paläoanthropologie

Über das Vergehen der Arten

Von Ulf von Rauchhaupt
 - 17:46
Vergesst Lucy! Die südafrikanischen Hominiden, wie hier Australopithecus sediba, standen uns offenbar deutlich näher. Bild: Picture-Alliance, F.A.S.

Charles Darwin war ein höflicher Mann. Doch beim Thema Rankenfußkrebse platzte ihm einmal der Kragen: „Diese verdammte Variation“ schimpfte er 1850 in einem Brief an den Botaniker J. D. Hooker. Darwin saß damals gerade an einem monumentalen Werk über die Meerestierchen, zu deren bekanntesten Vertretern die Seepocken gehören. Waren die ersten Exemplare, die er untersuchte, noch verschieden genug, um sie einfach taxonomisch klassifizieren zu können - also etwa der einen oder anderen Art zuzuordnen -, wurde die Sache mit zunehmender Materialmenge immer konfuser.

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Nun zeigten sich Variationen innerhalb einzelner Seepockenspezies, die mitunter stufenlos in die Unterschiede zwischen den Arten überzugehen schienen. Wie da entscheiden, ob zwei Exemplare noch zu einer Art gehören oder nicht? Was ist eine Art überhaupt? Die Frage war noch offen, als neun Jahre später Darwins Hauptwerk „Über die Entstehung der Arten“ erschien, in dem er resigniert bemerkte: „Bisher konnte keine Definition alle Naturforscher zufriedenstellen. Und doch hat jeder eine vage Vorstellung, was er meint, wenn er von einer Art spricht.“

Was ist eine Art?

Das Problem ist nur, dass dann nicht notwendig alle von derselben Sache sprechen. Tatsächlich sind heute mehr als zwei Dutzend verschiedene Artbegriffe in Gebrauch. Der bekannteste wurde 1942 von dem Vogelkundler und Evolutionsbiologen Ernst Mayr definiert, demnach gehören Lebewesen einer Art an, wenn sie sich kreuzen lassen und dabei fortpflanzungsfähigen Nachwuchs hervorbringen. Die Crux ist nur: Bei vielen Organismen - etwa den Seepocken - wären Artzugehörigkeiten damit nur mit sehr viel Aufwand und Geduld zu klären und bei solchen, die sich nicht geschlechtlich vermehren, Bakterien etwa, überhaupt nicht. Und natürlich auch nicht bei ausgestorbenen Lebewesen.

Sofern deren Reste zu alt sind, um noch Erbsubstanz zu enthalten, ist man bei der Artbestimmung ganz auf Merkmale der äußerlichen Gestalt angewiesen, ihre Morphologie also. Sind sie andererseits so jung, dass die fossile Überlieferung evolutionäre Veränderung in der Zeit aufzulösen vermag, wird es gleich doppelt schwierig, solche morphologischen Spezies voneinander abzugrenzen.

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Neue Funde verschärfen das Problem

Genau das ist die Situation bei den Arten, die unsere eigene hervorbrachten. „Die Paläoanthropologie ist heute in genau der gleichen Lage wie Darwin mit seinen Seepocken“, sagt Francis Thackeray von der University of the Witwatersrand in Johannesburg. Als 1924 der erste Hominide in Afrika entdeckt wurde, sagt Thackeray, sei es einfach gewesen, ihn als eine neue Art Australopithecus africanus zu beschreiben. Heute aber ordnen die Forscher mehrere tausend Fossilfunde aktuell 23 Hominidenspezies zu. Die jüngsten sind drei spektakuläre südafrikanische Funde: Erstens der 2011 publizierte Australopithecus sediba. Zweitens „Little Foot“, das bisher vollständigste Skelett eines frühen Hominiden, dessen Veröffentlichung als Australopithecus prometheus demnächst bevorsteht. Und drittens Homo naledi, der mit 15 Individuen bislang umfangreichste, aber bislang nicht genauer datierbare Frühmenschenfund, der im vergangenen Jahr für Aufsehen sorgte.

Gegenüber früheren Entdeckungen, die meist nur aus einzelnen Schädeln oder wenigen Knochentrümmern bestanden, bieten diese drei eine enorme Fülle anatomischer Informationen. Doch das hat die taxonomische Zuordnung nicht erleichtert. Oft ist in den Publikationen darüber das Wort „Mosaik“ zu lesen. So erinnern Homo naledis Füße und Handgelenke an einen Vertreter der Gattung Homo - Brustkorb, Schulter oder Becken hingegen eher an einen Australopithecinen. Zu diesen wird A. sediba aufgrund seines kleinen Gehirns und seiner langen Arme gerechnet, doch am unteren Brustkorb und vor allem den Händen finden sich eher Merkmale der Gattung Homo. „Tatsächlich hat es kürzlich eine Veröffentlichung gegeben, die argumentiert, hier müsse man eher von einem ,Homo sediba‘ sprechen“, sagt Thackeray.

Nominalismus führt auch nicht weiter

Wenn schon feste Grenzen zwischen den Gattungen fraglich zu werden beginnen, erscheint die feinere Zuordnung zu Arten erst recht willkürlich. Insbesondere bei den spärlicher belegten frühen Hominiden. Dort sind schon ganze Gattungen wie Sahelanthropus oder Kenyanthropus eingeführt worden, zu denen es nur jeweils einen einzigen Fund gibt. „Das sind nur Schubladen, um die Dinge drin abzulegen“, sagt der Frankfurter Paläoanthropologe Friedemann Schrenk.

Doch bei späteren, durch Fossilfunde ungleich besser dokumentierten Hominiden kommt man mit solchem taxonomischen Nominalismus nicht weiter: Die gefundenen fossilen Individuen sind objektiv verschieden und ähneln sich räumlich wie zeitlich mal mehr mal weniger. Und über dieses Kontinuum von Formen werfen die Forscher ihr Gitternetz der Art- und Gattungsnamen. Wie stellt man aber sicher, dass dieses Netz der realen, von der Evolution produzierten Formenlandschaft - deren allergrößter Teil überhaupt nicht fossil überliefert wurde - möglichst angemessen ist?

Schrenk hatte Francis Thackeray eingeladen, die diesjährige Vorlesung zu Ehren Gustav Heinrich Ralph von Koenigswalds zu halten, des Begründers der Frankfurter Paläoanthropologie, weil der Professor aus Südafrika seit zwei Jahrzehnten einen neuen morphologischen Artbegriff propagiert, der dieses Problem lösen soll. Er möchte die „Alpha-Taxonomie“, deren Ideal der biologische Artbegriff Ernst Mayrs ist und bei der die Zuordnung eines Fossils zu einer Art auf eine Ja-nein-Aussage hinausläuft, durch seine „Sigma-Taxonomie“ ablösen, erklärte dann Thackeray am vergangenen Mittwoch im Frankfurter Senckenberg-Museum. Sigma, der griechische Buchstabe für den Laut „S“ steht für „Spektrum“, ist aber auch das mathematische Symbol für die Streuung statistisch verteilter Daten um den Wert der größten Wahrscheinlichkeit. Thackeray schlägt nämlich einen wahrscheinlichkeitstheoretischen Artbegriff vor (siehe „Statistische Definition einer Art): „Anstatt danach zu fragen, ob dieses Fossil zur Spezies A oder jenes zur Spezies B gehört, schauen wir auf die Wahrscheinlichkeit dafür, dass es sich um dieselbe Spezies handelt.“ Das subjektive Moment der taxonomischen Zuordnung verschwindet dadurch nicht, aber es bekommt eine konkrete mathematische Fassung: Es besteht in der Konvention, mit wie viel Sigma, also innerhalb welchen Wahrscheinlichkeitsbereichs, zwei fossile Individuen noch voneinander abweichen dürfen, um noch zur selben Art gerechnet zu werden.

Das Verfahren orientiert sich insofern am herkömmlichen biologischen Artbegriff, als Thackeray entdeckt hat, dass heute lebende Tiere derselben Mayrschen Spezies eine universelle morphologische Kennziffer zu besitzen scheinen. Er und seine Mitarbeiter hatten 1424 Exemplare 76 verschiedener lebender Arten vermessen, meist waren es Wirbeltiere, aber auch Käfer und Schmetterlinge. Die Daten von Individuen derselben Arten wurden dann untereinander paarweise verglichen und die sich dabei ergebenden Streuungen berechnet. Dabei stellte sich heraus, dass - unabhängig von der Spezies - eine bestimmte Streuung, die mit dem numerischen Wert -1,61, stets mit der größten Häufigkeit auftritt und dabei das Maximum einer Glockenkurve bildet. Daher, sagt Thackeray, könne man Folgendes definieren: Ergibt der paarweise Vergleich morphologischer Daten zweier Individuen, dass ihre Streuung innerhalb eines Intervalls (zum Beispiel zwei Sigma) um den Wert -1,61 liegen, dann gehören sie zur selben Art.

Der Schimpansentest

Thackeray berichtete in Frankfurt, dass er diese Methode bereits mehrfach erfolgreich einsetzen konnte. Etwa bei Schimpansen und Bonobos, von denen in freier Wildbahn nie beobachtet wurde, dass sie sich kreuzen und die seit 1933 als zwei morphologisch separate Spezies gelten. Nach Thackerays Artdefinition sind sie dagegen taxonomisch nicht zu unterscheiden. Tatsächlich erschien im Oktober in Science eine genetische Untersuchung, nach der beide Primatengruppen sich in der Vergangenheit sehr wohl gekreuzt haben müssen, offenbar in Trockenperioden, als der Fluss Kongo, der die Populationen sonst trennt, zwischenzeitlich keine Barriere darstellte.

Allerdings hat Thackeray Kritiker, die genau solche Resultate als Versagen deuten, etablierte Spezies zu unterscheiden. „Da ist mathematisch wie logisch der Wurm drin“, meint Bernard Wood von der George Washington University in Washington D.C., der die Resultate solcher Paarvergleiche zudem für wenig robust hält, also nicht unabhängig genug von der Zahl der jeweils herangezogenen Messungen. Andererseits, für die Klassifizierung fossiler Hominiden ergibt Thackerays Ansatz ein durchaus konsistentes Bild (siehe „Eine neue Ahnengalerie“). Demnach stehen die australopithecinen Formen des südlichen Afrikas den frühen Vertretern unserer Gattung ungleich näher als Australopithecus afarensis, berühmt durch das äthiopische Skelett „Lucy“.

Doch bevor die Südafrikaner nun beginnen, ihr Land als die eigentliche Wiege der Menschheit zu feiern (und die Ostafrikaner die diesbezügliche Entthronung ihrer Region betrauern), sei noch kurz darauf hingewiesen, was Darwin seinem Freund Hooker noch schrieb, als er sich über die „verdammten Variationen“ seiner Seepocken beschwerte. Als einem Systematiker, bemerkte er, seien ihm diese Variationen verhasst, als jemandem, der gerne spekuliert, jedoch durchaus angenehm.

Quelle: F.A.S.
Ulf von Rauchhaupt
verantwortlich für das Ressort „Wissenschaft“ der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung.
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