26.01.2009

SPIEGEL-GESPRÄCH

Wir sind Beißspezialisten

Von Grolle, Johann

Der US-Paläontologe Neil Shubin über den Fisch, den Säuger und den Affen im Menschen sowie die Bedeutung von Liegestützen für die Evolution des Homo sapiens

Shubin ist Autor eines Buches, in dem er die Evolutionsgeschichte des menschlichen Körpers erzählt*. Er ist Experte für die Evolution der Gliedmaßen und hat ein bedeutsames Fossil entdeckt, das den Übergangsschritt vom Fisch zum Landtier markiert. Als Dekan des Anatomiefachbereichs an der University of Chicago hat Shubin, 48, auch den Anatomiekurs für Mediziner geleitet.

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SPIEGEL: Professor Shubin, wenn Sie im Anatomiekurs eine Leiche sezieren, welches ist für Sie der schwierigste Moment? Wenn Sie zum ersten Mal das Skalpell ansetzen?

Shubin: Nein, gar nicht. Sie beginnen mit dem Brustkorb - und der Körper vor Ihnen kommt Ihnen vor wie ein Wachsmodell. Erst wenn irgendwann die Hand an die Reihe kommt, ist plötzlich alles anders. Sie sehen die Schwielen, die Fingernägel, manchmal sind sie angemalt. Und auf einmal ist Ihnen bewusst: Das ist ein Mensch, eine Person, die gelebt hat.

SPIEGEL: Glauben Sie nicht, dass Sie da befangen sind? Sie selbst haben sich eben besonders intensiv mit der Evolution der Hand befasst ...

Shubin: ... o nein. Ich bin nicht der Einzige, dem es so geht. Wenn Sie die Hand einer Leiche freilegen, spüren Sie sofort die

Reaktion im Anatomiesaal. Auch den Studenten wird dann plötzlich klar: Dies war ein menschliches Wesen, das Dinge getan hat genau wie ich selbst. Nichts verkörpert unser Tun so wie die Hand.

SPIEGEL: Wenn Sie nun aber Ihre Brille als Paläontologe aufsetzen - was sehen Sie dann beim Betrachten einer solchen Hand? Eine Flosse mit Fingern?

Shubin: Ja, so könnte man es bezeichnen. Oder anders ausgedrückt ließe sich sagen: Als Paläontologe sehe ich den menschlichen Körper wie durch ein Fernrohr.

SPIEGEL: Wie meinen Sie denn das?

Shubin: Wenn Sie durch ein Teleskop die Sterne am Himmel betrachten, dann sehen Sie uraltes Licht. Auf ähnliche Weise sehe ich auch in unserem Körper etwas Uraltes. Die Grundstruktur der Hand beispielsweise taucht erstmals auf in einem Fisch, der vor etwa 375 Millionen Jahren lebte.

SPIEGEL: Ist die Hand nicht viel jünger? Ein Erbe der Affen?

Shubin: Die Hand in ihrer modernen Form schon. Die Grundstruktur aber ist viel älter. Wir können versuchen, die evolutionäre Geschichte unseres Körpers Schicht um Schicht zu lesen. Und eine der jüngsten Schichten, da haben Sie recht, ist diejenige, die wir mit allen Primaten teilen.

SPIEGEL: Was an unserem Körper verdanken wir unserer Geschichte als Primaten?

Shubin: Zunächst einmal, wie Sie sagten, die Art, wie wir unsere Hand benutzen, vor allem den Daumen. Dann sind da die anatomischen Änderungen im Gesicht, die binokulares und damit dreidimensionales Sehen möglich machten. Hinzu kommt natürlich das besonders entwickelte Großhirn.

SPIEGEL: Hand, Hirn und räumliches Sehen - hängt all das zusammen?

Shubin: Unbedingt. Wenn wir Dinge präzise manipulieren wollen, dann brauchen wir Auge und Hirn. Deshalb ist der Ursprung der Primatenhand ganz eng gekoppelt mit dem Sehen und dem Gehirn. Man könnte hier von einer Art evolutionärem Paket mehrerer Merkmale sprechen.

SPIEGEL: Im Menschen stecken eine Reihe solcher Pakete. Wie zum Beispiel sieht das

Paket aus, das wir von den Ur-Säugetieren geerbt haben?

Shubin: Ich würde es als das "Hören-und-Kauen-Paket" beschreiben. Besonders die Wandlung des Mittelohrs ist hier bemerkenswert. Wenn ich jetzt zu Ihnen spreche, dann bewegt sich Ihr Trommelfell vor und zurück. Und mit ihm bewegen sich drei winzige Knöchelchen in Ihrem Ohr, die diese Schwingungen an Ihr Innenohr weiterleiten. Zwei dieser Knöchelchen aber sind schlicht Kieferknochen von Reptilien. Genau zu der Zeit nämlich, als sich die Säugetiere aus den Reptilien entwickelten, verwandelte sich das Kiefergelenk. Ehedem hatte der Kiefer aus vielen Knochen bestanden. Doch dann schrumpften zwei dieser Knochen, wanderten ins Ohr und wurden dort zu den kleinen Mittelohrknochen, die uns heute erlauben, so gut zu hören.

SPIEGEL: Und das, sagen Sie, hat zugleich mit dem Kauen zu tun?

Shubin: Ganz genau. Wie bei den Primaten haben wir es auch hier mit einem Paket verschiedener Veränderungen zu tun. Der Ursprung der Säugetiere fällt nämlich ziemlich genau mit dem Zeitpunkt zusammen, da die Zähne des Ober- und des Unterkiefers erstmals präzise ineinandergreifen. Und nun stellt sich heraus: Diese Präzision beim Beißen ist eine Begleiterscheinung der Verwandlung des Kiefers, die ihrerseits das Hören verfeinerte.

SPIEGEL: Ist das Beißen für Säugetiere wichtiger als für Reptilien?

Shubin: Wir müssen davon ausgehen. Jedenfalls sind wir Säuger ausgesprochene Beißspezialisten, bei denen sich auch die Form der Zähne dramatisch verändert und diversifiziert hat. Ihre Vorderzähne zum Beispiel sind spezialisierte Messerschneiden, während Ihre Backenzähne eher einem Mörser gleichen. Reptilien dagegen haben meist nur einen Typ Zahn im Mund.

SPIEGEL: Woher kommt diese plötzliche Freude an der Variation?

Shubin: Es scheint eine Art universelles genetisches Rezept zu geben, nach dem sich aus der Haut neue Strukturen hervorbringen lassen. Haare, Drüsen, Schuppen, Zähne - all das entwickelt sich aus der Haut, und zwar nach einem sehr ähnlichen entwicklungsbiologischen Programm. Säugetiere sind offenbar extrem gut darin, dieses Programm zu variieren. Wir haben zum Beispiel Schweiß- und Brustdrüsen, Haare - und eben all die verschiedenen Sorten von Zähnen.

SPIEGEL: Brustdrüsen sind für viele wahrscheinlich das erste Merkmal, das ihnen beim Begriff "Säugetier" einfällt. Sind sie Teil des Säugerpakets?

Shubin: Wahrscheinlich, obwohl wir es nicht mit Sicherheit wissen. Die Frage ist, ob die Brustwarze gleich zu Beginn der Säugerentwicklung entstanden ist. Und dort stoßen Sie auf ein zentrales Problem der Paläontologie: Wir sehen nur die harten Körperteile. Brustwarzen versteinern leider nicht.

SPIEGEL: Aber Vermutungen anstellen können Sie schon.

Shubin: Natürlich tun wir das. Wir wissen zum Beispiel, dass die ersten Milchzähne schon vor mehr als 200 Millionen Jahren, also sehr früh in der Säugerentwicklung, auftauchten. Das könnte dafür sprechen, dass das Säugen Teil des Säugerpakets ist - falls Milchzähne und Brustwarzen tatsächlich gleichzeitig entstanden sind.

SPIEGEL: Ihr besonderes Interesse gilt einem dritten Paket im Erbe des Menschen. Es bildete sich im Zusammenhang mit dem Landgang der Fische ...

Shubin: Ja, der Landgang war ein tiefgreifendes Ereignis in unserer Vergangenheit. Nehmen Sie dieses Fossil hier, das vor mir auf dem Schreibtisch liegt. Wir haben es auf der kanadischen Ellesmere-Insel ausgegraben, sein wissenschaftlicher Name ist Tiktaalik roseae.

SPIEGEL: Ein Fisch, mindestens so groß wie ein Hecht.

Shubin: Richtig, dieses Tier hatte Schuppen und Flossen wie ein Fisch. Aber lassen Sie es uns genauer ansehen. Hier ist die Schulter, hier der Ellenbogen, und hier sehen Sie einige Knochen, die unserem Handgelenk entsprechen. So etwas hat kein Fisch. Und noch etwas: Dieses Tier hatte einen Hals, es konnte also seinen Kopf wenden. Das kann kein Fisch. Hier zeigt sich also, dass ein gutes Stück Tetrapode, also Landtier, in dieser Kreatur steckt - und damit eine Menge unserer eigenen Geschichte: Jedes Mal, wenn Sie Ihren Kopf nach vorn bewegen, dann machen Sie es mit den Knochen, die hier erstmals auftauchen. Und wenn Sie nach etwas greifen, dann machen Sie es mit den Gelenken von Tiktaalik.

SPIEGEL: Und warum begann ein Tier wie Tiktaalik plötzlich, vor 375 Millionen Jahren, in Richtung Land zu robben?

Shubin: Damals, im Devon, finden wir die ersten Wälder, Wirbellose hatten das Land erobert, das Süßwasser wimmelte von Leben, ein ganz neues Ökosystem war entstanden, das es 50 Millionen Jahre zuvor nicht gegeben hatte. Jetzt aber konnten sich Kreaturen wie Tiktaalik am Boden von flachen Gewässern bewegen, möglicherweise auch in Sümpfen.

SPIEGEL: Was lockte einen Fisch wie Tiktaalik in solche Sümpfe?

Shubin: An Land gab es viele essbare Tiere. Im offenen Wasser dagegen lauerten gewaltige Raubfische, einige von ihnen gut und gern fünf Meter lang. Sehen Sie nur diese Verletzung hier: Es sieht so aus, als sei auch unser Exemplar gebissen worden.

SPIEGEL: Wie weit war Tiktaalik fortgeschritten auf dem Weg zum Landtier?

Shubin: Um das zu verstehen, müssen wir uns das Tier genauer ansehen. Zunächst fällt auf, dass es ungewöhnlich kräftige Bauchmuskeln gehabt haben muss ...

SPIEGEL: ... ein Fisch mit Waschbrettbauch? Wozu?

Shubin: Die Antwort ist einfach: Er brauchte diese Muskeln für Liegestütze.

SPIEGEL: Ein Fisch, der Liegestütze macht?

Shubin: Betrachten wir das Ganze als Paket, so wie wir es vorhin bei den Primaten getan haben. Wir haben hier also ein Tier mit flachem Kopf und obenliegenden Augen vor uns, das im flachen Ufergewässer lebte. Was sah unser Tiktaalik, als er mit seinen Augen aus dem Wasser nach oben sah? Beute! Um nach ihr zu schnappen, stemmte er sich aus dem Wasser. Und was brauchte er, um seine Beute zu sehen? Einen Hals. Andere Fische bewegen ihren ganzen Körper, wenn sie sich umsehen wollen. Aber wenn ein Tier sich mit Gliedmaßen am Boden abstützt, dann muss es den Kopf relativ zum Körper bewegen - es braucht einen Hals.

SPIEGEL: Hals und Handgelenk bedingen sich also wechselseitig?

Shubin: Ist das nicht verrückt? Würde jemand so etwas behaupten, würde man ihn für verrückt erklären. Aber für Liegestütze im Flachwasser braucht man beides.

SPIEGEL: Wie steht es mit der Atmung? Welche Rolle spielte sie im Landgang-Paket?

Shubin: Wenn Sie je fischen waren, werden Sie gesehen haben, wie die Fische in Ihrem Eimer Wasser durch ihre Kiemen pumpen. Sie benutzen dazu Kiemendeckel, und diese fehlen bei Tiktaalik. Das spricht dafür, dass dieses Tier bereits in erheblichem Umfang auf die Luftatmung zurückgriff.

SPIEGEL: Es besaß also bereits eine Lunge?

Shubin: Ganz gewiss. Aber das ist für sich genommen gar nichts Besonderes. Lungen haben sich bei den Fischen schon sehr früh entwickelt. Sie dienten aber nicht dazu, an Land zu gehen, sondern als Hilfsatemorgane für den Fall, dass der Sauerstoff im Wasser knapp wird.

SPIEGEL: Herr Shubin, wenden wir uns von der Vergangenheit zuletzt noch der Zukunft zu. Wird sich der menschliche Körper noch ein weiteres Mal wandeln? Und wenn ja, lässt sich vorhersagen, wie?

Shubin: Die Menschen in 500 Jahren werden mehr können, als wir es heute können - kognitiv ebenso wie physisch. Aber der Grund dafür ist nicht die biologische, sondern die technische Evolution, die der Mensch allein hervorgebracht hat.

SPIEGEL: Professor Shubin, wir danken Ihnen für dieses Gespräch.

* Neil Shubin: "Der Fisch in uns". S. Fischer Verlag, Frankfurt am Main; 284 Seiten; 19,90 Euro.* Mit Redakteur Johann Grolle in Shubins Büro in Chicago.

DER SPIEGEL 5/2009
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