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Morphologische Besonderheiten wie der Körperbau, der Herkunftsort des Rohmaterials von Steinwerkzeugen oder der Vergleich von lebenden Primaten mit abstammungsgenetischen Modellen dienten bisher den Wissenschaftlern als Quellen, aus denen sie indirekte Schlüsse über den Lebensbereich früher Vormenschen (Homininen) zogen. Wie Vormenschen die Landschaften nutzten, in denen sie lebten, und wie sie sich innerhalb und zwischen diesen Gebieten bewegten, dazu liefern bestehende paläontologische und archäologische Methoden aber nur wenige konkrete Beweise.
Zu neuen Erkenntnissen auf Basis neuer Methoden gelangt nun ein internationales Team mit Forschenden der University of Colorado, USA, des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und der Vetsuisse-Fakultät der Universität Zürich. Aussagen über den Lebensradius der Gattungen Australopithecus africanus und Paranthropus robustus wurden möglich dank der Analyse von Strontiumisotopen. Strontium ist in unterschiedlichen Isotopenverhältnissen in der geologischen Landschaft eingelagert, und es wird als Spurenelement mit der Nahrung und dem Trinkwasser aufgenommen. Da Strontium für die Mineralisierung der Zähne gebraucht wird, die Entwicklung der Zähne aber im Kindesalter abgeschlossen wird, kann mit dem Vergleich zwischen den Strontiumsignaturen der geologischen Umgebung einerseits und jener der fossilen Zähne andererseits festgestellt werden, ob und – wenn ja – in welchem Ausmass unsere Vorfahren nach ihrer Kindheit ihren Lebensbereich erweitert haben.
Untersuchungsobjekt waren mehrere 2,0 bis 2,8 Millionen Jahre alte Zähne des Australopithecus africanus sowie 1,4 bis 1,9 Millionen Jahre alte Zähne des Paranthropus robustus, die alle aus den Höhlen bei Sterkfontein und Swartkrans in Südafrika stammen. Für die Studie von Bedeutung ist, dass diese Gegend besonders reich an unterschiedlichen Strontiumsignaturen ist, wie Daryl Codron, Isotopen-Ökologe der Universität Zürich erläutert.
Drei Millionen Jahre alte
Zähne verraten soziale Bewegungsmuster
Während die Wissenschaftler zwischen den beiden Arten Australopithecus africanus und Paranthropus robustus keine bedeutenden Unterschiede in der Nutzung des Lebensbereichs feststellten, hatten sie gleichzeitig deutliche Differenzen zwischen weiblichen und männlichen Individuen diagnostiziert: Anders als die männlichen wiesen die weiblichen Individuen häufig nicht-regionale Strontiumsignaturen aus der Umgebung der Höhle auf. Daraus folgt, dass sich hauptsächlich weibliche Hominine von ihrer Gruppe entfernt haben, in der sie geboren wurden und in der sie ihre frühe Kindheit verbrachten. Sehr viel häufiger als ihre männlichen Artgenossen verliessen sie ihr Kindheitsumfeld und schlossen sich einer neuen sozialen Gruppe an. Die Zuordnung des Geschlechts erfolgt dabei über die Grössenunterschiede: Da weilbliche Individuen kleiner waren als männliche, werden ihnen die kleineren Zähne zugeordnet, und umgekehrt.
Zwei Beine für grosse Distanzen und nahe liegende Rohstoffe
Das festgestellte Verbreitungsmuster der weiblichen (nicht jedoch der männlichen) Individuen ähnelt jenem bei Schimpansen, Bonobos und vielen Menschengruppen, unterscheidet sich aber von dem der Gorillas und anderer Primaten. Es scheint also bereits bei den frühen Homininen, vor drei Millionen Jahren, geläufig gewesen zu sein. Gleichzeitig bedeutet dieses Ergebnis, dass die Sozialstruktur früher Hominine wahrscheinlich nicht jener von Gorillas ähnelte, bei denen ein oder wenige Männchen eine Gruppe von Weibchen dominieren.
Der geringe Anteil nicht lokaler männlicher Hominine schliesslich könnte bedeuten, dass männliche Australopithecinen einen relativ kleinen Aktionsradius hatten – eine Erklärung, die allerdings in Widerspruch mit der Interpretation der Bipedie, der Fortbewegung auf zwei Beinen, steht: Man nimmt nämlich an, dass diese aus der Notwendigkeit entstanden ist, grosse Distanzen zu überwinden. Vielleicht aber sind diese Ergebnisse einfach dahingehend zu interpretieren, als dass die männlichen Australopithecinen die Rohstoffquellen bevorzugten, die ihnen die lokale Dolomitenlandschaft bot, in der sie lebten.
Methode: präzise Ergebnisse, Fossilien bleiben intakt
Die neuen Erkenntnisse sind das Resultat eines mehrstufigen Vorgehens. In einem ersten Schritt haben die Forscher Hintergrundinformationen zum biologisch verfügbaren, im Grundwasser gelösten Strontium der Region erfasst sowie die Strontiumisotope in Pflanzen untersucht, welche sie im Umkreis von 50 Kilometern der Höhlen gesammelt hatten. An dieser Feldarbeit sowie auch an der anschliessenden Auswertung der Daten waren die Forschenden der Universität Zürich massgeblich beteiligt.
Anschliessend haben die Wissenschaftler die Zusammensetzung der Strontiumisotope im Zahnschmelz der Homininen untersucht. Dabei kam zum ersten Mal die neue Methode der Laserablations-Massenspektrometrie auf fossilen Vormenschen zum Einsatz – eine technisch hochentwickelte Art der Isotopenmassenspektrometrie mit vorgeschaltetem Laser zur Entnahme der Proben.
«Die bisherigen Methoden waren zeitraubend, umständlich und teuer, und man musste grosse Mengen Material aus den Zähnen bohren» erläutert Daryl Codron von der UZH und führt aus: «Mit den neuen Methoden lassen sich nicht nur in weniger Zeit und mit kleineren Proben, präzisere Ergebnisse erzielen, sie lassen ausserdem das Untersuchungsmaterial intakt.» In Anbetracht der raren, Millionen Jahre alten Fundstücke ist dieser Aspekt von elementarer Bedeutung.
Bei der Laserablations-Massenspektrometrie werden kleinste Mengen an biologischem Material mit dem Laser abgetragen, auf der untersuchten Zahnschmelzoberfläche gibt es entsprechend kaum sichtbare Spuren. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für künftige Studien auch an anderen Arten, beispielsweise an den Australopithecus- und Paranthropus-Funden aus Ostafrika und an jüngeren Homininen, die unserer eigenen Art Homo angehören.
Literatur:
Sandi R. Copeland, Matt Sponheimer, Darryl J. de Ruiter, Julia A. Lee-Thorp, Daryl Codron, Petrus J. le Roux, Vaughan Grimes & Michael P. Richards: Strontium isotope evidence for landscape use by early hominins, Nature, 02 June 2011, doi:10.1038/nature10149