Evolution der Hand: Das Rätsel der Fünf

Von Carl Zimmer

Die Hand des Menschen gilt als Meisterstück der Natur, Biologen haben dieses einmalige Vielzweckwerkzeug intensiv erforscht. Doch eine Frage haben die Wissenschaftler bis heute nicht beantwortet: Warum blieben bei der Evolution ausgerechnet fünf Finger übrig?

Evolution: Alles aus einer Hand Fotos
Corbis

Es begann, als wir mit unseren Händen Feuer machten. Und Speere. Wir schreiben und graben damit, steuern Autos und Flugzeuge, wir operieren Tumore heraus und zaubern Kaninchen aus einem Hut. Unser Gehirn mit seiner unendlichen Kreativität mag unsere Art einzigartig machen. Aber ohne Hände würden alle Ideen zu nichts führen.

Dieses Vielzweckwerkzeug ist das Ergebnis eines komplizierten Zusammenspiels von Nerven und Muskeln, Knochen und Bändern. Neun verschiedene Muskeln bewegen allein den Daumen. Einige dieser Muskeln enden an Knochen innerhalb der Hand, andere reichen bis in den Arm. Die Beweglichkeit des Handgelenks ist Traum und Alptraum jedes Ingenieurs, der menschenähnliche Roboter bauen will. Mit winzigstem Kraftaufwand setzt die Hand des Uhrmachers mikroskopisch kleine Federn an ihren Platz. Am Ende des Arms und bei richtigem Einsatz des Handgelenks kann die Hand aber auch einen Wurfball auf ein Tempo von rund 160 Kilometer pro Stunde beschleunigen.

Der schottische Chirurg Sir Charles Bell widmete diesem Körperteil im Jahr 1833 ein ganzes Buch: "Die menschliche Hand und ihre Eigenschaften". Zu jener Zeit begann die Idee der Evolution Kreise zu ziehen, aber Bell dachte, eine nähere Betrachtung der Hand werde das dumme Geschwätz wohl beenden. "Die menschliche Hand", schrieb er, "ist der letzte und beste Beweis für die göttliche Schöpfung."

Zu dumm nur, dass seine Argumentation nicht erklären konnte, warum auch andere Arten Hände haben. Bei den fünf Fingern des Orang Utans würde wohl niemand widersprechen. Aber auch die Hände der Fledermaus sind genau so gebaut: Fünf Finger münden in ein bewegliches Handgelenk; zusammen mit den gleichen Armknochen, wie sie der Mensch hat, spannen sie eine Flughaut auf.

Als Charles Darwin sein berühmtes Werk "Von der Entstehung der Arten" schrieb, stellte er diese auffällige Übereinstimmung besonders heraus. "Was könnte seltsamer anmuten", fragte er, "als dass die Greifhand eines Menschen, die Grabschaufel eines Maulwurfs, das Rennbein eines Pferdes, die Flosse eines Delfins und der Flügel einer Fledermaus alle nach dem gleichen Muster gebaut sind?"

Für Darwin lag die Erklärung sozusagen auf der Hand: Wir sind mit Fledermäusen und allen Tieren verwandt, die Hände haben. Und wir alle haben sie von einem gemeinsamen Ahnen geerbt.

Um diese Entwicklung zu verstehen, haben Forscher Fossilien ausgegraben und die Anatomie der Hände von heute lebenden Tieren verglichen. Sie haben die Gene untersucht, die den Bau der Hände steuern. Alles, was sie herausfanden, stützt Darwins Theorie.

Die Evolution erprobte unterschiedliche Formen

Unsere Hände begannen sich vor etwa 380 Millionen Jahren aus Flossen herauszubilden, allerdings nicht aus den flachen, durchsichtigen eines Goldfisches, sondern aus den muskulösen, kräftigen Flossen eines ausgestorbenen Ahnen der heutigen Lungenfische. Die Nachfahren jener Lungenfische haben mit der Zeit kleinere Knochen entwickelt, die denen in unseren Handgelenken und Fingern entsprechen. Noch später entstanden die Finger. Sie konnten nun einzeln bewegt werden und unter Wasser nach Nahrung greifen.

Die Entwicklung setzte sich fort, und die Evolution erprobte unterschiedliche Formen. Einige Arten hatten sieben Finger. Andere acht. Aber als die Wirbeltiere vor 340 Millionen Jahren an Land gingen, verringerte sich die Anzahl der Finger einer Hand auf fünf. Warum gerade fünf? Das können Biologen bis heute nicht beantworten.

Die Formenvielfalt der Hände im Tierreich ist dennoch groß geblieben: Sie reicht von den Flossen der Delfine über die Flügel eines Adlers bis zu den Sichelklauen eines Faultiers. Heute müssen sich die Forscher aber längst nicht mehr mit anatomischen Vergleichen begnügen, um herauszufinden, wie die Hände wurden, wie sie sind. Seit sie die Embryogenese - die Entwicklung - schon von den ersten Zellteilungen an beobachten können, wissen sie, dass sich alle Handformen aus den gleichen Ursprüngen bilden.

Alle Varianten sind letztlich das Ergebnis kleiner molekularer Veränderungen, die von den Genen, dem Erbgut, ausgehen. Eine Kombination bestimmter Gene reguliert die Entwicklung der Hände: Einige formen das Gelenk, andere bestimmen die Länge der Finger. Es bedarf nur geringer Veränderungen in diesen Genen, um einige Finger länger zu machen, andere verschwinden zu lassen oder um Nägel in Klauen zu verwandeln.

So unterschiedlich ein Adlerflügel und eine Löwenpfote auch aussehen, der Unterschied geht auf winzige Mutationen derselben Gene zurück. Die Hände, Pfoten, Füße und Flügel aller Arten sind das Ergebnis eines über Jahrmillionen währenden Anpassungsprozesses an unterschiedliche Anforderungen. Und sie erfüllen ihren Zweck - zum Beispiel, wenn Sie jetzt die Fotostrecke ansehen.

Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie unter nationalgeographic.de/hand

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Gekürzte Fassung aus National Geographic Deutschland, Ausgabe Mai 2012, www.national-geographic.de.

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