In einer Sonderausgabe von Science hat ein internationales Team von Wissenschaftlern zum ersten Mal Ardipithecus ramidus, eine Hominidenart, die vor 4,4 Millionen Jahren im heutigen Äthiopien lebte, ausführlich beschrieben. Die Forschungsergebnisse, die in Form von 11 detaillierten Abhandlungen und allgemeineren Zusammenfassungen vorliegen, werden in der Ausgabe der Zeitschrift vom 2. Oktober 2009 veröffentlicht.
Dieses Forschungspaket bietet die erste umfassende, von Fachleuten begutachtete Beschreibung der Ardipithecus-Fossilien, zu denen auch ein Teilskelett eines Weibchens mit dem Spitznamen „Ardi“ gehört.
Der letzte gemeinsame Vorfahre von Menschen und Schimpansen lebte vermutlich vor sechs oder mehr Millionen Jahren. Obwohl Ardipithecus selbst nicht dieser letzte gemeinsame Vorfahre ist, teilte er wahrscheinlich viele Merkmale dieses Vorfahren. Zum Vergleich: Ardipithecus ist mehr als eine Million Jahre älter als das weibliche Teilskelett „Lucy“ von Australopithecus afarensis. Bis zur Entdeckung der neuen Ardipithecus-Überreste enthielt der Fossilbericht nur wenige Hinweise auf andere Hominiden, die älter als Australopithecus waren.
Durch eine Analyse des Schädels, der Zähne, des Beckens, der Hände, der Füße und anderer Knochen haben die Forscher festgestellt, dass Ardipithecus eine Mischung aus „primitiven“ Merkmalen hatte, die er mit seinen Vorgängern, den Primaten des Miozäns, teilte, und „abgeleiteten“ Merkmalen, die er ausschließlich mit späteren Hominiden teilt.
Aufgrund seines hohen Alters bringt uns Ardipithecus näher an den immer noch schwer fassbaren letzten gemeinsamen Vorfahren heran. Viele seiner Merkmale kommen jedoch bei den heutigen afrikanischen Affen nicht vor. Eine überraschende Schlussfolgerung ist daher, dass sich die afrikanischen Menschenaffen seit unserem letzten gemeinsamen Vorfahren wahrscheinlich stark weiterentwickelt haben, was die lebenden Schimpansen und Gorillas zu schlechten Modellen für den letzten gemeinsamen Vorfahren und für das Verständnis unserer eigenen Evolution seit dieser Zeit macht.
„Bei Ardipithecus haben wir eine unspezialisierte Form, die sich nicht sehr weit in Richtung Australopithecus entwickelt hat. Wenn man also von Kopf bis Fuß geht, sieht man ein Mosaikwesen, das weder ein Schimpanse noch ein Mensch ist. Es ist Ardipithecus“, sagte Tim White von der University of California Berkeley, der einer der Hauptautoren der Studie ist.
„Mit einem so vollständigen Skelett und mit so vielen anderen Individuen der gleichen Art im gleichen Zeithorizont können wir die Biologie dieses Hominiden wirklich verstehen“, sagte Gen Suwa von der Universität Tokio, Paläoanthropologe des Projekts und ebenfalls einer der Hauptautoren von Science.
„Diese Artikel enthalten eine enorme Menge an Daten, die in einem großen internationalen Forschungsprojekt gesammelt und analysiert wurden. Sie öffnen ein Fenster in eine Periode der menschlichen Evolution, über die wir bisher wenig wussten, als die frühen Hominiden sich in Afrika niederließen, kurz nachdem sie sich von ihrem letzten Vorfahren, den sie mit den afrikanischen Affen teilten, getrennt hatten“, sagte Brooks Hanson, stellvertretender Redakteur für Physik bei Science.
„Science freut sich, diese Fülle neuer Informationen zu veröffentlichen, die uns wichtige neue Einblicke in die Wurzeln der hominiden Evolution und in das, was den Menschen unter den Primaten einzigartig macht, geben“, so Hanson.
Die spezielle Sammlung von Science-Artikeln beginnt mit einem Überblicksartikel, der die wichtigsten Ergebnisse dieser Forschungsarbeit zusammenfasst. In diesem Artikel stellen White und seine Mitautoren ihre Entdeckung von über 110 Ardipithecus-Exemplaren vor, darunter ein Teilskelett mit einem Großteil des Schädels, der Hände, Füße, Gliedmaßen und des Beckens. Dieses Individuum, „Ardi“, war ein Weibchen, das etwa 50 Kilogramm wog und etwa 120 Zentimeter groß war.
Bislang sind Forscher im Allgemeinen davon ausgegangen, dass Schimpansen, Gorillas und andere moderne afrikanische Menschenaffen viele der Merkmale des letzten Vorfahren, den sie mit dem Menschen geteilt haben, beibehalten haben – mit anderen Worten, dieser mutmaßliche Vorfahre war vermutlich viel schimpansenähnlicher als menschenähnlich. Er war zum Beispiel an das Schwingen und Hängen an Ästen angepasst und konnte auf dem Boden vielleicht auf den Knöcheln laufen.
Ardipithecus stellt diese Annahmen jedoch in Frage. Diese Hominiden scheinen in einer waldreichen Umgebung gelebt zu haben, wo sie auf allen Vieren an den Ästen entlang kletterten – wie einige der miozänen Primaten – und aufrecht auf zwei Beinen gingen, während sie auf dem Boden standen. Sie scheinen nicht auf den Knöcheln gelaufen zu sein oder viel Zeit damit verbracht zu haben, an Ästen zu schwingen oder zu hängen, wie es Schimpansen tun. Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Hominiden und afrikanische Menschenaffen jeweils unterschiedliche Evolutionswege beschritten haben, und wir können Schimpansen nicht länger als „Stellvertreter“ für unseren letzten gemeinsamen Vorfahren betrachten.
„Darwin war in dieser Sache sehr weise“, sagte White.
„Darwin sagte, wir müssen sehr vorsichtig sein. Der einzige Weg, wie wir wirklich wissen können, wie dieser letzte gemeinsame Vorfahre aussah, ist, ihn zu finden. Nun, mit 4,4 Millionen Jahren haben wir etwas gefunden, das ihm ziemlich nahe kommt. Und genau wie Darwin es schätzte, ist die Evolution der Affenlinien und der menschlichen Linie seit der Zeit, als sich diese Linien trennten, seit dem letzten gemeinsamen Vorfahren, den wir teilten, unabhängig voneinander verlaufen“, sagte White.
Diese Sonderausgabe von Science enthält einen Überblicksartikel, drei Artikel, die die Umgebung beschreiben, in der Ardipithecus lebte, fünf, die bestimmte Teile der Anatomie von Ardipithecus analysieren, und zwei, die erörtern, was diese neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse für die menschliche Evolution bedeuten könnten.
Insgesamt haben siebenundvierzig verschiedene Autoren aus der ganzen Welt zur Untersuchung von Ardipithecus und seiner Umgebung beigetragen. Die Hauptautoren sind Tim White von der University of California, Berkeley, Berhane Asfaw vom Rift Valley Research Service in Addis Abeba, Giday WoldeGabriel vom Los Alamos National Laboratory, Gen Suwa von der University of Tokyo und C. Owen Lovejoy von der Kent State University.
„Dies sind die Ergebnisse einer Mission in unsere tiefe afrikanische Vergangenheit“, sagte WoldeGabriel, der auch Co-Direktor des Projekts und Geologe ist.
Auf den Spuren unserer Vorfahren
A Q&A mit der Paläoanthropologin Leslea Hlusko
Die bahnbrechende Entdeckung des Teilskeletts von Ardipithecus ramidus, einer 4,4 Millionen Jahre alten Hominidenart, ist der jüngste in einer langen Reihe von Beiträgen, die Forscher der UC Berkeley zur Aufklärung des menschlichen Stammbaums geleistet haben. Einige der weltweit bedeutendsten Hominidenfossilien, darunter Ar. ramidus, wurden im Mittleren Awash-Tal in Äthiopien ausgegraben, dem Standort des Middle Awash Research Project, das 1981 von dem verstorbenen J. Desmond Clark, einem herausragenden Archäologen und emeritierten Anthropologieprofessor der UC Berkeley, gegründet wurde. Das Forschungsgebiet des Projekts erstreckt sich auf beiden Seiten des modernen Awash-Flusses in der Afar-Senke in Äthiopien, nördlich der Stadt Gewane.
In Zusammenarbeit mit der äthiopischen Regierung bringt das Projekt ein internationales Team von Paläoanthropologen, Geologen und Archäologen zusammen, um den Ursprung und die Entwicklung des Menschen zu untersuchen. Um mehr darüber zu erfahren, wie es ist, ein Hominiden-Fossilienjäger zu sein, führte Sarah Yang von UC Berkeley Media Relations ein Interview mit Leslea Hlusko, außerordentliche Professorin für integrative Biologie und stellvertretendes Fakultätsmitglied des Human Evolution Research Center an der UC Berkeley. Hlusko ist Mitautorin der neuen Ar. ramidus-Studien, die in der Ausgabe vom 2. Oktober in Science veröffentlicht werden.
Q. Die Afar-Senke ist ein riesiger Ort zum Arbeiten. Wie findet man dort Fossilien, und wie unterscheidet man Knochen von Gestein?
A. Wenn man als Student das erste Mal auf dem Aufschluss ist, macht man sich Sorgen, dass man die Fossilien am Boden nicht sehen kann. Du lernst jedoch schnell, dass deine Ausbildung in Osteologie sehr hilfreich ist – du suchst nach Felsen, die wie Fragmente von Tierskeletten geformt sind. Aber dann stellt man auch fest, dass sich die Beschaffenheit eines fossilen Knochens deutlich von Felsen unterscheidet. Das Auffinden von Fossilien kann allerdings recht schwierig sein, vor allem, wenn sie von einer Matrix bedeckt und teilweise vergraben sind. Manche Leute sind definitiv besser darin als andere. Jeder, der jemals in diesem Bereich gearbeitet hat, bewundert die großen Fossilienfinder.
Q. Das erste Fossil dieses Hominiden, der den Spitznamen „Ardi“ trägt, wurde 1992 gefunden. Warum hat es 17 Jahre gedauert, bis die Entdeckung öffentlich bekannt gegeben wurde?
A. Dieses Projekt war wie ein Polaroidfoto. Die Entdeckung der Stätte war das erste Klicken der Kamera, und dann hatten wir viel Arbeit, um das endgültige Bild zu entwickeln. Angesichts der riesigen Menge an Daten, die an der Fundstelle von Aramis, wo Ardi gefunden wurde, gefunden wurden, wurden 47 Spezialisten hinzugezogen, um diese aus allen möglichen Blickwinkeln zu analysieren. Diese verschiedenen Forschungsansätze nehmen viel Zeit in Anspruch, und dann mussten die Teile wieder zu einem zusammenhängenden Bild zusammengefügt werden. Der Prozess war vergleichbar mit dem Warten auf die Entwicklung eines Polaroids, bei dem jedes Teil nach und nach in den Fokus gerät und schließlich einen unglaublichen Schnappschuss von Ardis Leben und seiner Zeit ergibt.
Q. Ich stelle mir vor, dass die Fossilien extrem zerbrechlich sind. Wie holen Sie sie aus dem Gestein und wie halten Sie die Exemplare dabei intakt?
A. Zunächst untersuchen wir die Sedimente, um festzustellen, ob es Fossilien gibt, die aus dem Gestein erodiert sind – viele der Knochen, die man in diesem Stadium an der Oberfläche findet, sind recht widerstandsfähig. Sie haben den Menschen und viele Jahre Regen überlebt. Dies führt jedoch oft dazu, dass wir in den Sedimenten eingebettete Fossilien finden, die extrem zerbrechlich sind und zerstört würden, wenn sie an die Oberfläche kämen. Das Ardi-Skelett war definitiv eines davon. Ich war in den Jahren, in denen das Skelett ausgegraben wurde, nicht vor Ort, aber ich bin beeindruckt von der Tatsache, dass das Team in der Lage war, Knochen zu bergen, die so zerbrechlich waren, dass sie schon beim Anatmen zerfallen wären. Ich habe solche Knochen schon im Feld gesehen, und sie stellen eine große Herausforderung dar. Man muss sie zunächst als Knochen identifizieren, bevor zu viel von ihnen freigelegt wird, und dann sofort Konservierungsmittel verwenden, um den Knochen und die umgebende Matrix zu härten. Dann gräbt man um den Knochen herum und macht einen großen Bogen um ihn, damit die verfestigte Matrix das Ganze zusammenhält. Wir verwenden Gipsbinden, wie sie Ärzte bei Armbrüchen verwenden. Diese Binden werden um den Matrixblock gewickelt. Sobald er ausgehärtet ist, nehmen wir den Block vorsichtig heraus und verpacken ihn für die lange Reise zurück nach Addis Abeba, um ihn in die Sammlung des Nationalmuseums zu geben. In der komfortablen und kontrollierten Umgebung des Labors wird die Matrix sehr sorgfältig Korn für Korn vom fossilen Knochen entfernt. Das erfordert viel Geduld und ist unglaublich zeitaufwändig. Das ist definitiv auch eine Kunst, und Professor Tim White ist der Beste der Welt auf diesem Gebiet. Er war derjenige, der die gesamte Präparation des Ardi-Skeletts vorgenommen hat.
Q. Die Teile von Ardi waren zertrümmert und beschädigt, als sie gefunden wurden. Wie kann man ein Skelett, insbesondere den Schädel, aus all diesen Fragmenten rekonstruieren?
A. Zum Glück hat die moderne Technik unsere Möglichkeiten zur Lösung dieses Problems erheblich verbessert. Professor Gen Suwa in Tokio richtete ein Mikro-CT-Labor ein, in dem die zertrümmerten Knochen gescannt wurden. Anhand dieser Scans wurden die einzelnen Knochenfragmente digital wieder in ihre anatomische Position gebracht. Die Arbeit erforderte eine erstaunliche Liebe zum Detail und es dauerte Jahre, bis sich das Hominiden-Team einig war. (Ich habe die Affenfossilien studiert, daher habe ich diesen Teil der Analyse nur am Rande verfolgt). Parallel zu den Mikro-CT-Untersuchungen arbeitete Professor White mit Gipsabdrücken des zerquetschten Exemplars, wobei er die Gipsstücke auseinanderschnitt und sie dann in anatomischer Position wieder zusammenklebte. Nach Jahren dieser akribischen Arbeit verglichen White und Suwa ihre beiden Rekonstruktionen und stellten fest, dass sie die gleiche Konfiguration erreicht hatten. Dies war eine gute Möglichkeit, ihre Fähigkeiten zur Rekonstruktion solch beschädigter Fossilien unabhängig zu testen.
Q. Wie viele Menschen arbeiten an der Stätte, und woher kommen sie?
A. Im Laufe des Projekts haben Hunderte von Menschen in Aramis gearbeitet, darunter viele Einheimische der Afar, Studenten und Absolventen, Wissenschaftler aus vielen verschiedenen Ländern und äthiopische Regierungsbeamte. Es wurde hier nicht nur viel geforscht, sondern auch viel gelehrt. Die meisten meiner paläontologischen Kenntnisse habe ich in den Jahren meiner Arbeit am Middle Awash Projekt erworben, und jetzt leite ich ein Projekt in Tansania zusammen mit Jackson Njau, der auch ein Autor der Aramis-Taphonomie ist und in Äthiopien im Feld gearbeitet hat.
Q. Werden diese Ausgrabungen das ganze Jahr über durchgeführt, egal ob es regnet oder scheint? Was sind die größten Hindernisse, auf die Sie bei dieser Arbeit gestoßen sind?
A. Wir gehen in der Trockenzeit auf das Feld, um zu vermeiden, dass wir Flüsse mit fließendem Wasser überqueren müssen. Aber es ist eine Gratwanderung, bald nach Ende der Regenzeit anzukommen, aber nicht zu spät, denn im Februar wird es sehr, sehr heiß. Die Feldsaison dauerte in der Regel jedes Jahr von Oktober bis Januar. Das Team hat viele jüdische und christliche Feiertage in den Afar verbracht (die Afar sind Muslime). Glücklicherweise liebt jeder im Projekt ein gutes Fest, egal aus welchem Grund.
Q. Welchen Rat können Sie den angehenden Paläoanthropologen geben? Welche Fähigkeiten und Eigenschaften sind für diese Arbeit am besten geeignet?
A. Die Forschung, die diese Woche im Ardipithecus-Paket veröffentlicht wurde, ist ein wunderbares Beispiel für die inter- und multidisziplinäre Natur der modernen Paläontologie. Dieses Projekt stützt sich auf die Fähigkeiten von 47 Wissenschaftlern. Kein Einzelner könnte je hoffen, alle diese Forschungsbereiche selbst zu beherrschen; wir arbeiten in Teams. Gute Paläontologie wird nicht von einem einsamen Paläontologen betrieben, der sich auf seinem Dachboden versteckt. Als angehender Paläontologe ist es daher von entscheidender Bedeutung, dass Sie auf mehreren Ebenen zusammenarbeiten: mit einem wissenschaftlichen Team, mit den Regierungen der Gastländer, mit der lokalen Bevölkerung usw.
Das heißt, Sie sollten auch Ihr Wissen so breit wie möglich anlegen. Sie brauchen auf jeden Fall ein gutes Verständnis von Geologie, Anatomie, Evolutionstheorie und Genetik, um nur einige zu nennen. Außerdem solltest du wissen, wie man mit einem Schaltgetriebe fährt, einen Reifen wechselt, eine Schaufel benutzt, mit nur einem Liter Wasser duscht – wenn du es bekommen kannst – und natürlich Giftschlangen erkennt.