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In der Baishiya Karsthöhle, die auf 3280 Metern im Hochland von Tibet am Fuß einer Felswand liegt, fand ein Mönch einen Unterkiefer eines Denisovaner-Menschen

Steinzeit-Menschen wollten hoch hinaus

Vor mindestens 160.000 Jahren lebten die bisher nur aus dem Süden Sibiriens bekannten Denisovaner in mehr als 3000 Metern Höhe auf dem Hochland von Tibet

 

von Roland Knauer

„Dieser Unterkiefer konnte unmöglich zu einem modernen Menschen gehören, viel zu groß waren die Backenzähne und ein Kinn gab es auch nicht“, erinnert sich Jean-Jacques Hublin. Eigentlich war der Frühmenschenforscher vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (EVA) in Leipzig im Urlaub am Mittelmeer. Dort erhielt er die Mail eines chinesischen Kollegen von der Lanzhou-Universität in Tibet. Im Anhang schickte dieser ein Bild eines bereits versteinerten, uralten Unterkiefers mit sehr verblüffende Eigenschaften, die nicht nur den Forscher von der Lanzhou-Universität, sondern auch alle bereits gefragten Kollegen vor ein Rätsel stellten. Vielleicht könnte Jean-Jacques Hublin helfen? Zumindest den ersten Teil des Rätsels löste der französische Frühmenschenforscher tatsächlich bereits an Hand des Bildes: Bisher waren in Tibet keine Überreste von Steinzeit-Menschen gefunden worden, die älter als 40.000 Jahre waren, alle Funde dort waren daher dem modernen Menschen Homo sapiens zugeordnet worden. Der Unterkiefer auf dem Bild aber konnte nicht zu einem modernen Menschen gehören, berichten Jean-Jacques Hublin und seine Kollegen in der Zeitschrift Nature (https://www.nature.com/articles/s41586-019-1139-x). Zu welcher Linie aber passt er dann?

Geheimnisvolle Denisovaner

In Jean-Jacques Hublin keimte ein Verdacht: Im Dezember 2009 hatten seine EVA-Kollegen Svante Pääbo und Johannes Krause ein kaum zwei Zentimeter langes Fingerknöchelchen untersucht, das russische Kollegen in der Denisova-Höhle im Altai-Gebirge im Süden Sibiriens gefunden hatten. Äußerlich unterscheidet sich dieses Knochen-Fragment aus der Kuppe des kleinen Fingers eines Jugendlichen kaum vom gleichen Knochen eines modernen Menschen oder eines Neandertalers. Als Johannes Krause, der inzwischen in Jena Gründungsdirektor des Max-Planck-Instituts für Menschheitsgeschichte und Professor an der Universität Tübingen ist, das Erbgut aus 30 Milligramm Knochenmehl analysierte, passte es aber weder zu uns modernen Menschen, noch zu den längst ausgestorbenen Neandertalern. Zum ersten Mal in der Wissenschaftsgeschichte hatten die Forscher eine bisher völlig unbekannte Menschenlinie nicht mit Hilfe von Fossilien, sondern mit Erbgut-Analysen entdeckt.

Nicht nur in Fachkreisen schlug diese Entdeckung wie eine Bombe ein. Trotzdem aber blieben diese „Denisovaner“ bis heute Geheimnis-umwittert, weil von ihnen bisher nur wenige Zähne und das beschriebene Fingerglied auftauchten. Alle wurden in der Denisova-Höhle im Altai-Gebirge gefunden. „In dieser Höhle nagten an den Überresten verstorbener Menschen offensichtlich sehr häufig Raubtiere und Aasfresser, die nur kleine Reste wie Zähne und Fragmente von Knochen übrig ließen“, erklärt Jean-Jacques Hublin. Aus solchen Mini-Teilchen können die Forscher jedoch kaum ein Phantombild der Denisovaner rekonstruieren. Das aber erschwert die Suche nach weiteren Fossilien der neuen Menschenlinie enorm, deren Erbgut bisher ebenfalls nur in Fossilien aus der Denisova-Höhle gefunden wurde.

 

Ein Zufallsfund

 

In Kriminalromanen hilft in solchen schwierigen Fällen gern ein „Kommissar Zufall“ weiter, bei dem sich auch Jean-Jacques Hublin bedankt: Auf dem gemailten Bild aus Tibet waren ihm vor allem die sehr großen Zähne aufgefallen. Auch die wenigen Zähne der neu entdeckten Menschenlinie in der Denisova-Höhle stechen sofort mit ihren riesigen Ausmaßen ins Auge. Lebten die Denisovaner einst also auch auf dem Hochland von Tibet? Völlig neu war diese Überlegung allerdings nicht. Hatten doch Analysen des Erbguts heute lebender Menschen gezeigt, dass ein kleiner Teil des Denisovaner-Erbguts in den Menschen steckt, die heute im Süden Asiens und auf den Inseln der Südsee zuhause sind. Besonders überraschend war ein spezielles Gen der Denisovaner, das Forscher in den Menschen fanden, die heute im Hochland von Tibet leben. Dieses EPAS1-Gen aber hilft den Tibetanern, in den großen Höhen ihrer Heimat leistungsfähig zu bleiben, in denen jeder Atemzug viel weniger des lebenswichtigen Sauerstoffs als in tiefer liegenden Regionen enthält.

In diese Indizienkette passt der Unterkiefer mit den riesigen Zähnen gut. Aber woher kam dieses Fossil eigentlich, das chinesische Frühmenschenforscher in den Schubladen des Archivs der Lanzhou-Universität gefunden hatten? Fahu Chen und Dongju Zhang von der Lanzhou Universität konnten die Spuren des versteinerten Knochens bis in das Jahr 1980 zurückverfolgen. „Damals holten Mönche aus der 3280 Meter über dem Meeresspiegel liegenden Baishiya Karsthöhle in Xiahe in Tibet Fossilien, die sie später zu Knochenmehl mahlten, das für traditionelle Heilmittel Verwendung fand“, fasst Jean-Jacques Hublin das Ergebnis dieser Spurensuche zusammen. Der Unterkiefer mit den großen Zähnen aber schien einem der Mönche offensichtlich zu wertvoll, um ihn einfach zu zermahlen. Er schenkte das wertvolle Fossil  Jigme Tenpe Wangchug, der im Kloster Labrang als sechste Wiedergeburt des buddhistischen Meister Gungthang lebte und lehrte. Dieser „wiedergeborene Buddha“ schenkte den Unterkiefer vor seinem Tod im Jahr 2000 der Lanzhou-Universität – der Kommissar Zufall hatte das Fossil also in einer Kette glücklicher Umstände für die Forschung gerettet.

 

Eine radioaktive Uhr

 

Seit dem Jahr 2010 untersuchen Fahu Chen und Dongju Zhang von der Lanzhou Universität die Baishiya Karsthöhle, die am Fuß einer mehr als hundert Meter hohen Felswand liegt. Dort haben sie inzwischen eine ganze Reihe weiterer Fossilien entdeckt, konnten allerdings bisher nicht feststellen, wo genau in der Höhle der Unterkiefer mit den großen Zähnen gefunden wurde. Dieser exakte Fundort hätte den Forschern wichtige Zusatzinformationen liefern können.

„Zum Glück hat allerdings niemand die Kalkschicht abgekratzt, die sich im Laufe der Zeit auf dem Unterkiefer abgelagert hatte“, freut sich Jean-Jacques Hublin. Daher konnte Chuan-Chou Shen von der Abteilung für Geowissenschaften der National-Universität von Taiwan in dieser Kalkschicht die Isotope untersuchen, die im Laufe der Jahrtausende beim radioaktiven Zerfall des natürlicherweise im Kalk enthaltenen Urans entstehen. Mit Hilfe dieser „atomaren Uhr“ konnte der Forscher das Alter der Kalkschicht auf 160.000 Jahre bestimmen. Der davon eingehüllte Unterkiefer muss demnach mindestens genauso alt sein, er könnte aber auch noch älter sein. „Die bisher auf dem Hochland von Tibet gefundenen ältesten Spuren von Menschen sind dagegen höchstens 40.000 Jahre alt“, erklärt Jean-Jacques Hublin. Menschen hatten es daher schon viel früher als bisher bekannt gelernt, in solchen Höhen zu leben, in denen die Temperaturen im Winter eisig kalt sind und in denen der Sauerstoff in der Luft viel knapper als in tieferen Lagen ist.

 

Proteine statt Erbgut

 

Damit scheint sich die anfängliche Annahme von Jean-Jacques Hublin zu bestätigen, dass der Unterkiefer nicht zu einem modernen Menschen gehört. „Leider konnten wir aus dem Knochen oder den Zähnen kein Erbgut isolieren, das uns rasch verraten hätte, zu welcher Menschenlinie dieser Unterkiefer gehört“, berichtet Jean-Jacques Hublin. In solchen Fällen bittet der Frühmenschenforscher gern Frido Welker um Hilfe, der von 2013 bis 2016 am EVA promoviert hat und inzwischen an der Universität Kopenhagen forscht. Der Niederländer aber hat sich auf die Analyse alter Proteine spezialisiert.

„Für meine Untersuchungen brauche ich mit zehn bis zwanzig Milligramm nur sehr wenig Material“, erklärt Frido Welker. Leider fand der Forscher im Pulver aus dem Unterkiefer keine verwertbaren Proteine. Erheblich besser war die Situation dagegen bei einem Backenzahn. Zwar hatte der Zahn der Zeit auch dort die Proteine bereits erheblich zersetzt. Für Frido Welker aber ist das ein gutes Zeichen: „Diese Zersetzung zeigt, dass es sich wirklich um altes Material handelt und nicht etwa eine Verunreinigung aus jüngster Vergangenheit ist“, erklärt er. Von acht verschiedenen Strukturproteinen, die Biochemiker als „Kollagene“ kennen, konnte Frido Welker dann 15 bis 20 Aminosäure lange Bruchstücke der ursprünglich einige Hundert bis wenige Tausend langen Proteine aus dem Mehl eines winzigen Teils des Backenzahns fischen. „Damit konnte ich von einem der Kollagene rund 90 Prozent seiner Struktur rekonstruieren, bei den anderen Proteinen waren die Stücke kürzer und betrugen beim schlechtesten Kollagen gerade einmal fünf Prozent“, schildert Frido Welker seine Ergebnisse.

 

Bingo

 

Aus den Erbgut-Analysen der Denisovaner in der Denisova-Höhle, von Neandertalern und von modernen Menschen, aber auch von Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans können die Forscher ermitteln, wie die entsprechenden Kollagene bei diesen Linien und Arten aussehen. Vergleicht Frido Welker die Proteinstücke, die er im Unterkiefer gefunden hat, mit diesen Kollagenen, kann er rasch ausschließen, dass es sich um einen Schimpansen, Gorilla oder Orang-Utan handelt, auch Neandertaler und moderne Menschen kommen nicht in Frage. Dagegen passen die Kollagen-Fragmente aus dem Unterkiefer sehr gut zu den Denisovanern. „Bingo“, kommentiert Jean-Jacques Hublin dieses Ergebnis.

„Damit erweist sich der Unterkiefer für die Forschung als Glücksfall“, freut sich der Wissenschaftler. So fanden Forscher in China neben den bereits vor rund zwei Millionen Jahren auftauchenden Frühmenschen Homo erectus und den modernen Menschen Homo sapiens noch eine weitere, dritte Gruppe, die sie bisher nicht so recht einordnen konnten. „Viele Vertreter aus dieser Gruppe könnten in der Zeit zwischen Homo erectus und den modernen Menschen gelebt haben“, erklärt Jean-Jacques Hublin. Diese Fossilien können die Forscher jetzt mit dem Unterkiefer aus der Baishiya Karsthöhle vergleichen und so überprüfen, ob diese vielleicht ebenfalls zu den Denisovanern oder deren nahen Verwandten gehörten. „Vor wenigen Jahren fanden Fischer vor Taiwan in ihren Netzen, die sie aus dem Chinesischen Meer zogen, einen weiteren Unterkiefer, der dem aus Tibet verblüffend ähnelt“, berichtet Jean-Jacques Hublin. Die Chancen könnten also nicht schlecht stehen, bald weitere Denisovaner zu finden. Und vielleicht gelingt es irgendwann auch, dem Schädel und den Proteinen der Steinheimer Urmenschen-Frau ähnlich wie den Denisovanern ihre Geheimnisse zu entlocken.

„Einige dieser Denisovaner könnten im Hochland von Tibet gelebt und sich dort an die harschen Bedingungen in Höhen über 3000 Metern angepasst haben“, grübelt Jean-Jacques Hublin über die Geschichte dieser Menschen-Linie. In dieser Zeit könnte auch das EPAS1-Gen entstanden sein, das den Menschen heute hilft, selbst mit dem geringen Sauerstoff-Gehalt solcher Höhen voll leistungsfähig zu bleiben. Als vor einigen Zehntausend Jahren dann die modernen Menschen das Hochland von Tibet erreichten, gab es anscheinend einige Kinder, deren Eltern Denisovaner und moderne Menschen waren. Diese Kinder könnten dann das EPAS1-Höhenanpassungsgen an ihre Kinder weitergegeben haben, das heute den Menschen das Leben erheblich erleichtert, die in großen Höhen in der Himalaja-Region leben.

 

 

Quelle:

Diskussionen mit Prof. Dr. Jean-Jacques Hublin vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und Dr. Frido Welker von der Universität Kopenhagen.

 

Fahu Chen, Frido Welker, Chuan-Chou Shen, Shara E. Bailey, Inga Bergmann, Simon Davis, Huan Xia, Hui Wang, Roman Fischer, Sarah E. Freidline, Tsai-Luen Yu, Matthew M. Skinner, Stefanie Stelzer, Guangrong Dong, Qiaomei Fu, Guanghui Dong, Jian Wang, Dongju Zhang und Jean-Jacques Hublin: A late Middle Pleistocene Denisovan mandible from the Tibetan Plateau in Nature, Band 569, Seiten 409 – 412, Link:

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1139-x

Dieser Unterkiefer mit den auffallend großen Backenzähnen gehörte zu einem Denisovaner, der vor mindestens 160.000 Jahren auf der Hochebene von Tibet lebte Foto: Dongju Zhang, Lanzhou Universität

Dieser Unterkiefer mit den auffallend großen Backenzähnen gehörte zu einem Denisovaner, der vor mindestens 160.000 Jahren auf der Hochebene von Tibet lebte
Foto: Dongju Zhang, Lanzhou Universität

In der Baishiya Karsthöhle, die auf 3280 Metern im Hochland von Tibet am Fuß einer Felswand liegt, fand ein Mönch einen Unterkiefer eines Denisovaner-Menschen Foto: Dongju Zhang, Lanzhou Universität

In der Baishiya Karsthöhle, die auf 3280 Metern im Hochland von Tibet am Fuß einer Felswand liegt, fand ein Mönch einen Unterkiefer eines Denisovaner-Menschen
Foto: Dongju Zhang, Lanzhou Universität

In der Baishiya Karsthöhle, die auf 3280 Metern im Hochland von Tibet am Fuß der Felswand im Hintergrund des Bildes liegt, fand ein Mönch einen Unterkiefer eines Denisovaner-Menschen Foto: Dongju Zhang, Lanzhou Universität

In der Baishiya Karsthöhle, die auf 3280 Metern im Hochland von Tibet am Fuß der Felswand im Hintergrund des Bildes liegt, fand ein Mönch einen Unterkiefer eines Denisovaner-Menschen
Foto: Dongju Zhang, Lanzhou Universität

Ein Trampelpfad führt zur Baishiya Karsthöhle, in der ein Mönch am Fuß einer Felswand in 3280 Metern im Hochland von Tibet einen Unterkiefer eines Denisovaner-Menschen fand Foto: Dongju Zhang, Lanzhou Universität

Ein Trampelpfad führt zur Baishiya Karsthöhle, in der ein Mönch am Fuß einer Felswand in 3280 Metern im Hochland von Tibet einen Unterkiefer eines Denisovaner-Menschen fand
Foto: Dongju Zhang, Lanzhou Universität