Ernährungswandel vor 3,5 Millionen Jahren

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Ernährungswandel vor 3,5 Millionen Jahren

Meldung vom 04.06.2013 06:24

Wissenschaftler werfen einen Blick auf die Ernährung der frühen afrikanischen Hominiden


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Matt Sponheimer, Zeresenay Alemseged, Thure E. Cerling, Frederick E. Grine, William H. Kimbel, Meave G. Leakey, Julia A. Lee-Thorp, Fredrick Kyalo Manthi, Kaye E. Reed, Bernard A. Wood, and Jonathan G. Wynn. Isotopic evidence of early hominin diets. PNAS, June 3, 2013. DOI: 10.1073/pnas.1222579110
 
Die so genannten robusten Australopithecinen besaßen eine ausgeprägte Kaumuskulatur und breite, harte Backenzähne zum Zerkleinern zäher, Pflanzennahrung.

Wissenschaftler von der University of Colorado in Boulder wagten einen neuen Blick auf die Ernährung der frühen afrikanischen Hominiden. Ihre Studie zeigt einen Wandel in den Ernährungsgewohnheiten, als einige Hominiden vor etwa 3,5 Millionen Jahren ihren Speisezettel um Gräser und Seggen erweiterten.

Hightech-Tests am Zahnschmelz zeigen, dass sich die Hominiden in Afrika vor etwa 4 Millionen Jahren im wesentlichen wie Schimpansen von Früchten und Blättern ernährten, erklärt Matt Sponheimer, Hauptautor der Studie. Trotz der Tatsache, dass Gräser und Seggen auch damals überall wuchsen, scheint diese Nahrung von den Homininen für einen längeren Zeitraum ignoriert worden zu sein, sagte er.

"Wir wissen nicht genau, was passiert ist", sagte Sponheimer. "Aber wir wissen, dass vor etwa 3,5 Millionen Jahren einige dieser Hominiden begonnen haben, Dinge zu essen, die sie vorher nicht gegessen haben und es ist durchaus möglich, dass diese Veränderung in der Ernährung ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Menschen waren."

Die Arbeit wurde zusammen mit drei ähnlichen Papieren in Proceedings of the National of Sciences (PNAS) veröffentlicht. Forscher hatten bis jetzt bereits die Zähne von 87 frühen Hominiden analysiert. Die neue Arbeit bietet nun detaillierte Informationen von 88 weiteren Zahnproben, darunter fünf zuvor noch nicht untersuchte Hominiden-Arten - eine glatte Verdoppelung der bisherigen Datenmenge, so Sponheimer.

Sponheimer ist spezialisiert auf Isotopenanalysen. Mittels dieser Technik können besondere Formen des gleichen chemischen Elements (=Isotope), wie etwa der Kohlenstoff in fossilen Zähnen, verglichen werden. Durch die stabilen Kohlenstoff-Isotope in den Zähnen früher Hominiden können die Forscher bestimmen, welche Pflanzen sie aßen. Diese können nämlich mittels Photosynthese auf zwei unterschiedlichen Wegen neues Material für ihre Zellen und ihren Stoffwechsel produzieren. Zu den sogenannten C3-Pflanzen gehören Laubbäume und Büsche, wobei C4-Pflanzen meist Gräser und Seggen sind. Unterscheiden lassen sich diese Gruppen anhand der Kohlenstoffvarianten, die sie in ihre Zellen einbauen, wobei der Anteil des leichteren Kohlenstoff-Isotops 13C bei C4-Pflanzen höher ist als bei C3-Pflanzen. Außerdem haben die Forscher mikroskopisch kleine Verschleißspuren auf den Zähnen untersucht, was weitere Informationen über die Nahrung der frühen Homininen preis gab.

Während die Hominiden der Gattung Homo, die sich aus den ostafrikanischen grazilen Australopithecinen entwickelte, ihre Ernährung auf eine breitere Basis stellten, tendierten andere aufrecht gehende Hominiden - wie der zeitgleich in Ostafrika lebende Paranthropus boisei - eher dazu, sich mehr auf eine C4-Ernährung zu spezialisieren. Wissenschaftler nennen P. boisei wegen seiner großen, flachen Zähne und kräftigen Kiefer manchmal auch "Nussknacker Mensch", doch die neuen Analysen zeigen, dass er stattdessen seine Backenzähne dazu verwendete, Gräser und Seggen zu zermahlen, so Sponheimer.

"Wir haben jetzt den ersten direkten Beweis, dass sich die Hominiden mit der Vergrößerung ihrer Backenzähne immer mehr von Pflanzen wie Gräsern und Seggen ernährten," sagte er. "Wir sehen auch eine Nischendifferenzierung zwischen Homo und Paranthropus - es scheint wahrscheinlich, dass sich Paranthropus boisei relativ eintönig ernährte, während die Gattung Homo eine größere Vielfalt an Nahrungsmitteln zu sich nahm. "Die Gattung Paranthropus ist vor etwa einer Million Jahren ausgestorben, während die Gattung Homo - wie jeder weiß - überlebte."

In der Evolution der ostafrikanischen Hominiden gibt es einige Unterschiede zu ihren Verwandten im südlichen Afrika, die die Forscher immer noch vor Rätsel stellen, sagte Sponheimer. Paranthropus robustus aus Südafrika sah seinem Vetter, dem Paranthropus boisei aus Ostafrika anatomisch sehr ähnlich. Aber nach der neuen Studie hatten die Zähne der beiden Arten eine sehr unterschiedliche Kohlenstoff-Isotopenzusammensetzung. Sie ernährten sich deshalb vermutlich auch unterschiedlich - P. robustus scheint neben C4 Gräsern und Seggen auch eine erhebliche Menge an C3-Pflanzen gegessen zu haben.

"Das war für uns bis jetzt wohl eine der größten Überraschungen", sagte Sponheimer. "Wir hatten in der Regel angenommen, dass die beiden Spezies der Gattung Paranthropus nur Varianten in einem gleichen ökologischen Umfeld waren, und dass sich ihre Ernährungweise nicht mehr unterscheiden würde, als die von zwei eng verwandten Affen im selben Wald."

"Doch wir fanden heraus, dass ihre Ernährung isotopisch genau so verschieden war, wie die von Schimpansen in einem Wald und von Pavianen in der Savanne. Ihre Nahrung war also so verschieden, wie sie bei Primaten nur sein kann", sagte er. " Alte Fossilien bergen oft Überraschungen in sich und enthüllen nicht immer das, was wir erwarten. Der Vorteil dabei ist, dass uns die Fossilien die Notwendigkeit aufzeigen, bei Verlautbarungen über die Ernährung von längst ausgestorbenen Lebewesen vorsichtig zu sein. "

Anthropologen überlegen nun, was die neuen Daten in Bezug auf die Evolution der Hominiden sowie auf die Veränderung des Klimas und der Umwelt bedeuten, sagte Sponheimer. Die Wissenschaftler sind vor allem daran interessiert, wie die Umwelt damals aussah und ob unterschiedliche Ökosysteme die Ausbreitung der Hominiden behindert oder eher gefördert haben.

"Isotope sind ein großartiges Werkzeug, um die Herkunft des Kohlenstoffs zurück zu verfolgen, aber sie erzählen nicht die ganze Geschichte", erklärt Sponheimer. "Wir würden immer noch gerne wissen, welche Nahrungsmittel von den verschiedenen Hominiden, die vor mehreren Millionen Jahren lebten, bevorzugt wurden - einschließlich ihrer mechanischen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften - und wie diese Nahrungsmittel die Anatomie der Hominiden im Laufe der Jahrmillionen beeinflußt haben könnten."

"Was wir bis vor kurzem herausgefunden haben, war nicht besonders schwer, denn bei der Bestimmung, was die verschiedenen Hominiden nicht aßen, waren wir höchst erfolgreich", sagte Sponheimer. "Von jetzt an können wir aber nicht mehr erwarten, einfache Antworten zu bekommen."


Diese Newsmeldung wurde erstellt mit Materialien von University of Colorado


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