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Das Gehirn in der Evolution des Menschen

Gehirnvergrößerung
Das explosive Wachstum des menschlichen Gehirns fand in der "Neokortex" genannten Großhirnrinde statt: Ihre Vergrößerung vor allem machte aus dem Australopithecus erst den Homo sapiens

Obwohl das Gehirn eines Menschenaffen nicht so verschieden ist, wie dies oft dargestellt wird, gibt es natürlich gewisse Unterschiede in Größe und Form. Eines der hervorragendsten Merkmale der menschlichen Anatomie und der Gehirn-Evolution ist der kugelförmige Schädel, der ein Gehirn von beträchtlicher Größe birgt. Worauf es bei der Größe des Gehirns ankommt, ist ihr Verhältnis zur Körpergröße, und nach diesem Kriterium erweist sich der Mensch als weit besser veranlagt als irgendein Menschenaffe. Wie die Fossilfunde aus Afrika verdeutlichen, hatten die Homininen vor etwa drei Millionen Jahren Gehirne, die hinsichtlich ihrer Größe sehr denen der Menschenaffen ähnelten. Vermutlich lebten diese Homininen aber ganz anders als ihre menschenspezifischen Verwandten, da sie offeneres Gelände bewohnten und auf zwei Beinen umher liefen.

Dennoch dürfte ihre Lebensweise, wie anders sie auch gewesen sein mag, keine wesentliche Vergrößerung des Gehirns nötig gemacht haben. Erst aus der Zeit vor etwa zwei Millionen Jahren gibt es mit dem Auftauchen des Homo rudolfensis eine größere Gehirnleistung. Dieser Mensch hatte ein Schädelvolumen von nahezu 800 cm³, womit sein Gehirn bei etwa gleicher Körpergröße fast doppelt so groß wie das eines Schimpansen war. Mit der Entstehung des Homo erectus vor ungefähr 1,8 Millionen Jahren kam es zu einer weiteren kräftigen Zunahme der Gehirnleistung, wobei das Schädelvolumen innerhalb eines Zeitraums von einer Million Jahren auf über 1000 cm³ zunahm. Das Schädelvolumen eines heutigen Menschen von durchschnittlich 1360 cm³ wurde in den letzten 100.000 Jahren erreicht.

Hinsichtlich der Bedeutung, die allein die Größe des menschlichen Gehirns hat, ist allerdings Vorsicht am Platze; die Schwankungsbreite ist enorm und steht nicht unbedingt in direkter Beziehung zur Intelligenz. So hatte beispielsweise Jonathan Swift (der Verfasser von »Gullivers Reisen«) ein Gehirn von rund 2.000 cm³, während Anatole France (ein Nobelpreisträger für Literatur) mit bloßen 1.000 cm³ keineswegs geistig hinter ihm zurückstand. Offensichtlich hängt Intelligenz von mehr als nur der Größe des Gehirns ab, aber um was es sich im einzelnen handelt, ist noch immer ein Rätsel.

Nach dem ersten Anschein möchte man sagen, dass sich das menschliche Hirn erst zu einem entwicklungsgeschichtlich verhältnismäßig späten Zeitpunkt in der Evolution entfaltet hat. Wenn Homo zum ersten mal vor über 2,5 Millionen Jahren auftrat, dann muss sein Gehirn während eines langen Zeitraums im wesentlichen primitiv geblieben sein. Aber ist das wirklich richtig? Ralph Holloway, ein Anthropologe der Columbia-University in New York, hat über viele Jahre die Gehirne unserer fernen Ahnen untersucht und ist dabei zu einigen recht bemerkenswerten Schlussfolgerungen gelangt. Es ist klar, dass Holloway die Gehirne der Homininen nicht unmittelbar untersuchen konnte, da sie nicht versteinern; was ihm aber zur Verfügung stand, ist die Innenseite der versteinerten Hirnschalen. So erstaunlich es erscheinen mag - das Gehirn hinterlässt ein Signum auf dieser inneren Oberfläche, dessen Einzelheiten sich zwar großenteils nur schwach abzeichnen, aber ausreichen, die allgemeine Anordnung zu erkennen.

Aufbau des menschlichen Gehirns
Aufbau des menschlichen Gehirns

Jede Gehirnhälfte ist in vier »Teile«, Gehirnlappen genannt, unterteilt, über deren Funktionen man einige Aussagen machen kann, auch wenn diese notgedrungen nur recht einfacher Natur sind. Der an der Vorderseite gelegene Vorderlappen ist zuständig für die Steuerung von mechanischen Bewegungen sowie für gewisse Aspekte von Gemütsbewegungen. Der hinten gelegene Hinterhauptlappen befasst sich mit der optischen Wahrnehmung, und die Seitenregion, der Schläfenlappen, hängt mit dem Gedächtnis zusammen. Über dem Schläfenlappen liegt der Scheitellappen, dem die entscheidende Rolle zufällt, die dem Gehirn auf den Bahnen der sinnlichen Wahrnehmung, also des Sehen, Hörens, Riechens und Fühlens zufließenden Informationen zu vergleichen und zusammenzufassen. Ganz grob gesagt, zeichnet sich das menschliche Gehirn dadurch aus, dass Scheitel- und Schläfenlappen eine vorherrschende Stellung einnehmen, während bei den Gehirnen der Menschenaffen diese Bereiche viel kleiner sind. Mit dieser groben Abgrenzung vor Augen untersuchte Holloway den Bau einiger Australopithecinen- und Homo-Gehirne und kam dabei zu folgender Schlussfolgerung: »Die Grundform des menschlichen Gehirns ist bei den Homininen bereits vor mindestens zwei Millionen Jahren klar erkennbar.« Dies war eine ziemlich überraschende Entdeckung, da sich die Größe des Australopithecinen-Gehirns nicht zu sehr vom Gehirn eines Schimpansen oder Gorilla unterscheidet. Bei Vorstudien über einen Fossilfund von Hadar fand Holloway trotz der geringen Größe des Gehirn dasselbe menschliche Muster vor, und das bei einem Homininen, der vor mehr als drei Millionen Jahren lebte.

Wie aber steht es mit der Sprache? Holloway hat eine Anzahl fossiler Schädel untersucht und hat bei Schädel 1470, der einem frühen Vertreter von Homo rudolfensis angehörte, den Abdruck einer deutlich umrissenen Broca´schen Windung (verantwortlich für Sprechfähigkeit) gefunden, wenn auch nicht so eindeutig wie beim heutigen Menschen. Der Abdruck dieser Region ist bei Homo erectus kräftiger markiert als bei Homo rudolfensis/habilis. Bedeutet dies, dass unsere Vorfahren von vor zwei Millionen Jahren bereits eine rudimentäre Sprache besaßen? Es ist schwer, eine sichere Antwort zu geben, zudem weisen auch die Australopithecinen an dieser Stelle des Gehirns eine Vergrößerung auf. Fingen auch sie bereits an, sich durch Sprechen miteinander zu verständigen?

Gehirn-Organvergleich
Bezogen auf das Körpergewicht sollten Menschen eigentlich einen wesentlich längeren Darmtrakt haben. Durch eine effektivere Ernährungsweise (Fleisch, Braten, Kochen) verkleinerten sich jedoch die Verdauungsorgane in den letzten drei Millionen Jahren. Anthropologen, gehen davon aus, dass dies eine notwendige Voraussetzung für die Entwicklung eines größeren Gehirns war.

Eine andere Frage, auf die es bis heute keine eindeutige Antwort gibt, ist WARUM sind unser Gehirn und unsere geistigen Fähigkeiten, verglichen mit denen der übrigen Tierwelt so groß? Um dieses zentrale Rätsel der Menschwerdung zu lösen, gab es bereits zahlreiche Ansätze: Mal galt die gemeinsame Jagd oder die Verteidigung gegen Raubtiere oder gar gegen andere Vormenschen als treibende Kraft, dann wieder Werkzeuggebrauch oder -herstellung, eine bessere Kühlung des Gehirns durch eine veränderte Blutzufuhr, größere soziale Gruppen oder Reviere, Sprache, Gedächtnis, symbolisches Denken oder Kunst. Dass das riesige Gehirn zu etwas nützlich war und „nicht nur einfach überschüssiges Gewebe“, wie es einmal der Evolutionsforscher Stephen Jay Gould scherzhaft ausdrückte, steht außer Frage, denn die Evolution kann es sich nicht leisten, Luxusgüter zu produzieren; die zwischen- und innerartliche Konkurrenz ist erbarmungslos. Auch ist unser Gehirn ein wahrer Energiefresser: es ist neunmal so groß wie bei Säugetieren unserer Größe zu erwarten wäre und sein Stoffwechselumsatz ist über 20-mal so hoch wie der unserer Skelettmuskulatur. Es verbraucht insgesamt rund 20 % der Energie, die wir mit der Nahrung aufnehmen, 15 % des Sauerstoffs und 40 % des Blutzuckers. Noch extremer sind die Verhältnisse bei Embryonen und Kleinkindern: Das Wachstum ihres Gehirns beansprucht 60 - 70 % der verfügbaren Energie. Dieses schnelle Wachstum ist auch der Grund dafür, dass Menschen unreif und hilfsbedürftig geboren werden - würde die Schwangerschaft länger dauern, würde der Kopf des Neugeborenen einfach nicht mehr durch den Geburtskanal der Mutter passen. Diese im Vergleich zu Menschenaffen frühe Geburt verursacht wiederum hohe biologische Kosten, denn die Kleinkinder müssen lange über die Zeit hinaus versorgt werden, wie sie bei Menschenaffen üblich ist.

Worin bestand also der offensichtliche Vorteil des großen Gehirns, das uns die Evolution im Laufe harter Selektionsprozesse beschert hat? Fossilien und technologische Artefakte können hier kaum weiterhelfen und man ist auf indirekte Hinweise angewiesen. In den vergangenen drei bis vier Millionen Jahren haben sich Masse und Volumen des Gehirns in mehreren Sprüngen nahezu vervierfacht. Kam Australopithecus noch mit einem Schimpansenhirn von ca. 450 cm³ Volumen aus, so stehen dem modernen Menschen durchschnittlich 1.300 bis 1.400 cm³ zur Verfügung. Anatomischen Vergleichen zufolge sind es vor allem die relativ unspezifischen Stirn- und Schläfenlappen der Großhirnrinde, die überproportional vom enormen Wachstum betroffen waren und die verantwortlich sind für Denken, Planen, Gedächtnis und auch Sprechfähigkeit. Die treibende Kraft hinter diesem Wachstum bleibt weitgehend im Dunkeln, jedoch sind immer mehr Wissenschaftler der Meinung, dass es hauptsächlich zwei Faktoren gab: einen ökologischen und einen sozialen, die beide durchaus in koevolutionären Beziehungen zueinander gestanden haben könnten.

Der Beginn des Eiszeitalters vor 2,5 Millionen Jahren mit seinen rasch aufeinanderfolgenden Klimawechseln machte vor allem flexibles Verhalten immer wichtiger, um dem evolutionären Druck der ständig sich verändernden Umwelt zu begegnen. William Calvin von der University of Washingon in Seattle ist der Meinung, dass die ständigen Temperaturwechsel unsere Vorfahren regelrecht zur Jagd auf Grasfresser gewrungen haben, wollten sie überleben. Er richtet sein Augenmerk dabei besonders auf die Entwicklung des Werfens, dem komplexe Bewegungskoordinationen zu Grunde liegen, für die ähnliche Hirnregionen zuständig sind wie für Planen, Denken und Sprechen. Gezieltes Werfen beherrschen Menschenaffen nur sehr schlecht, aber Frühmenschen konnten es gut, wie die Funde von steinernen Speerspitzen und Holzspeeren nahe legen. Die Bereicherung des Speisezettels mit Fleisch war eine regelrechte Hirnnahrung und Auslöser für den ersten Schub des rapiden Wachstums unseres Denkapparates, stimmen Leslie Aiello und ihr Kollege Peter Wheeler von der University of Liverpool zu. Fast 90 % der Ruheenergie des Körpers werden von Herz, Leber, Nieren, Darm, und Gehirn benötigt. Die Organgrößen von Herz, Leber und Nieren sind direkt von der Körpergröße und -masse abhängig und unverzichtbar für das Pumpen und Reinigen des Blutes. Das Geheimnis und die Voraussetzung für ein größeres Gehirn liegt also in der Verkürzung des Darmtraktes, was beim frühen Homo bereits der Fall gewesen sein dürfte und worauf die Rippen und Schädelknochen eines berühmten Fundes, des Turkana-Jungen, hindeuten. Australopithecinen hatten noch einen relativ großen Darmtrakt, wie aus dem Skelett eines anderen berühmten Fundes, der 3,2 Millionen Jahre alten Lucy ersichtlich ist. Der Darm von uns Menschen ist 900 g leichter als es unsere Körpergröße eigentlich erwarten ließe - die eingesparte Energie konnte die Evolution gleichsam ins Gehirn investieren.

Die ersten Vertreter der vor 2,5 Millionen Jahren auftretenden neuen Gattung Homo waren vermutlich wohl hauptsächlich Aasfresser, wie Spuren von Raubiergebissen an ihren Nahrungsresten belegen. Spätestens bei Homo erectus wurde die Jagd dann immer wichtiger - und mit verbesserten Technologien und Wurffähigkeiten auch zunehmend erfolgreicher. Ein weiterer Sprung in der Größenzunahme des Gehirns könnte vor 1,0 bis 0,4 Millionen Jahren durch die Erfindung des Kochens ausgelöst worden sein, wobei ein Teil des Verdauungsprozesses regelrecht ausgelagert wurde. Der Großwildjäger Homo neanderthalensis verfügte in der Folge bereits über ein Gehirn, das genauso groß war wie das unsrige und bei einigen Individuen der Neandertaler war es sogar deutlich größer.

Während die vielfältigen archäologischen Funde sehr genauen Aufschluss über die verschiedenen Verhaltensweisen früher Menschen geben, tun sich Gehirnspezialisten schwer, in Schädelausgüssen irgendwelche Strukturen an der Oberfläche des Gehirns zu identifizieren, die auf das explosionsartige Auftreten neuer Technologien und der Künste vor etwa 40.000 Jahren hindeuten. Mit dem Gehirn des anatomisch modernen Menschen musste etwas anderes geschehen sein als ein letztes physisches Tuning des Denkapparates. Natürlich musste schon der Grundstein für die Realisierung fortgeschrittener kognitiver Prozesse gelegt sein. Das heißt aber nicht, dass auch bereits ein spezifischer neuraler Mechanismus für diese Prozesse existierte.

In diesem Kontext müssen wir zwei Dinge klar auseinander halten: auf der einen Seite die Evolution des menschlichen Gehirns zu dem uns vertrauten Organ und auf der anderen Seite das Auftreten fortgeschrittener geistiger Fähigkeiten. Zweifellos hat sich in den vergangenen zwei Millionen Jahren das durchschnittliche Gehirnvolumen stark vergrößert - doch das sagt nicht viel darüber, wie sich unser Verstand tatsächlich entwickelt hat.

Die Neandertaler waren zweifellos weit entwickelte Menschen - gescheite Leute, die gute Jäger waren, Werkzeuge fertigen und ihren Feuerstein teils aus 100 km Entfernung zu ihren Wohnplätzen holten. Das zeugt von Planung, Wissen und Mobilität. Europa inklusive Westasien war mehr als 100.000 Jahre lang die Domäne der Neandertaler gewesen. Aber dann, jenseits der Zeitmarke von 40.000 Jahren, werden die typischen Steinwerkzeuge (Moustérien-Kultur) der Neandertaler immer seltener und sind schon ca. 35.000 Jahre vor heute nicht mehr nachweisbar. Das Fundspektrum wandelt sich gewaltig. In jüngeren Sedimentschichten treten nicht nur gehäuft feine Steinklingen und Werkzeuge aus Knochen, Elfenbein und Geweih auf. Jetzt sind auch elfenbeinerne Anhänger dabei, durchbohrte Knochenperlen und Tierzähne: Schmuck. Und Kunstwerke. Da sind aus Elfenbein geschnitzte Figuren von Wildpferd und Löwe, Mammut und Wisent, Bär und Leopard. Noch beeindruckender: Mischwesen aus Tier und Mensch, vielleicht für schamanistische Praktiken - am faszinierendsten wohl der „Löwenmensch“ aus der Hohlenstein-Stadel-Höhle auf der schwäbischen Alb, eine 32.000 Jahre alte Elfenbeinfigur. Manche Forscher nennen das, was da geschah - in Anlehnung an den Urknall am Beginn des Universums - den „kreativen Big Bang“. Die Neandertaler waren Meister der Levallois-Technik, bei der in geplanter Abfolge aus einem vorgeformten Kernstein scharfkantige Abschläge erzeugt wurden. Doch als die Träger der Moustérien-Kultur vor ca. 30.000 Jahren verschwunden waren, hatten sie eines nicht hinterlassen: Kunstobjekte.

In Afrika haben bereits vor 100.000 Jahren anatomisch moderne Menschen – Menschen desselben Körper- und Schädelbaus inklusive Gehirngröße wie heute – die älteren archaischen Menschenformen abgelöst. Seit mindestens 100.000 Jahren ist Afrika durchgängig von anatomisch modernen Menschen besiedelt. Aber waren sie auch seit 100.000 Jahren in Gehirnleistung und Verhalten „kulturell modern“? Darunter versteht Lyn Wadley von der Witwatersrand-University in Johannesburg „über Symbole organisiertes Verhalten“ - den Gebrauch von Symbolen, um das Zusammenleben zu organisieren. Die ältesten figürlichen Darstellungen vom Schwarzen Kontinent zieren bemalte Steinplatten aus Namibia. Sie zeigen eine Katze mit Menschenbeinen und sind rund 27.000 Jahre alt. Die ältesten datierbaren Schmuckstücke sind Straußenei-Perlen aus Süd- und Ostafrika, 37.000 bis 40.000 Jahre alt. Wadleys Fazit: „Kulturelle Modernität ist in Afrika genau wie in Europa erst vor 40.000 Jahren entstanden. Und das trotz moderner Schädelform und Gehirngröße“.

Das Beispiel der Neandertaler und der anatomisch - aber noch nicht in ihrem Verhalten - modernen Menschen lehrt, dass herausragende kognitive Fähigkeiten eben nicht einfach aus einer Extraportion grauer Zellen erwachsen – als ob es nur eines letzten Quäntchens Gehirnmasse bedurft hätte, um die bis dahin bestehenden geistigen Grenzen zu überschreiten. Genauso wenig kann die Bildung irgendwelcher wichtigen neuen Gehirnstrukturen eine Rolle gespielt haben, da sich der Aufbau des Gehirns bei allen höheren Primaten in den Grundzügen bemerkenswert gleicht. Stattdessen wurde ein exaptiertes Organ, seit wer-weiß-wann ausgestattet mit einem vernachlässigten Potenzial für abstraktes Denken, eines Tages urplötzlich für das verwendet, was seine wahre Stärke ist.

Leider liegt bisher völlig im Dunkeln, was genau dem Gehirn vor 40.000 Jahren widerfahren ist, was ihm das Potenzial für anspruchsvolle geistige Tätigkeiten verschafft hat. Das rührt großenteils daher, dass wir zwar eine Menge über den Aufbau dieses Organs wissen, sowie darüber, welche Hirnregionen bei der Erledigung bestimmter Aufgaben jeweils aktiv sind, aber keine Ahnung haben, wie das Gehirn die Unmenge von elektronischen und chemischen Signalen in das umwandelt, was wir gemeinhin unter Bewusstsein oder Denkmustern verstehen. Das zu ergründen ist aber entscheidend, wenn wir jemals wirklich verstehen wollen, was es ausmacht, ein Homo sapiens, ein - man benutze diesen Begriff mit Bedacht - vernunftbegabtes Wesen zu sein.