In einer Höhle mit dem Namen "Grube der Knochen" in den Atapuerca-Bergen in Spanien ist eine Sammlung von 430.000 Jahre alten Zähnen merkwürdigerweise kleiner als für die Schädel, mit denen sie gefunden wurden, zu erwarten. Die Anomalie hat einen Wissenschaftler, der vorschlägt, dass sich die Abstammungslinien der modernen Menschen und Neandertaler vor etwa 800.000 Jahren aufgespalten haben, Zehntausende von Jahren früher, als genetische Studien geschätzt haben.
Aida Gómez-Robles, eine Anthropologin am University College London, untersucht, wie sich die Zähne alter Hominin-Arten im Laufe der Zeit entwickelt haben. Sie glaubt, dass sich die alten Zähne ungewöhnlich schnell entwickelt haben müssen, weil sie für ihre Epoche zu modern aussehen, oder, wie sie feststellt, mehr Zeit hatten, sich zu entwickeln, als allgemein angenommen wurde. Die neue Forschung wurde heute in Science Advances veröffentlicht .
Während sich verschiedene Hominin-Arten entwickelten, veränderten sich ihre Zähne in bemerkenswerter Weise und wurden im Allgemeinen im Laufe der Zeit kleiner. Das Studium der Zähne verschiedener früher menschlicher Vorfahren ist eine der häufigsten Methoden, um Arten zu unterscheiden und sogar neue zu identifizieren. Gómez-Robles 'frühere Forschungen legen nahe, dass sich die Zähne im Verlauf der Hominingeschichte in der Regel relativ schnell entwickeln. Wenn das stimmt, sind die Backenzähne und Prämolaren, die aus der spanischen Höhle ausgegraben wurden, kleiner als es aufgrund ihres Alters zu erwarten wäre.
"Wenn wir uns diese Zähne ansehen, sind sie den Zähnen späterer Neandertaler sehr ähnlich, obwohl sie viel älter sind", sagt Gómez-Robles. "In dieser Studie haben wir versucht, die Zeitspanne zu untersuchen, die diese frühen Neandertaler benötigt hätten, um diese Zahnform zu entwickeln, die der Zahnform von Neandertalern sehr ähnlich ist, die viel später ist."
Neandertaler und Homo sapiens teilen einen gemeinsamen Vorfahren, aber genau, wer diese Art war und wann die späteren Abstammungslinien davon abweichen, ist ein schwieriges Rätsel, das es zu lösen gilt. Aber es gibt Hinweise, und die neue Zahnstudie ist noch lange nicht der erste Beweis, der sich aus Sima de los Huesos, der fossilreichen Höhle im spanischen Atapuerca-Gebirge, ergibt. Die Homininen, die hier lebten, etwa 30 Individuen, die im Laufe der Jahre gut untersucht wurden, scheinen aus ihrer Morphologie und DNA frühe Neandertaler zu sein - tatsächlich repräsentieren die Überreste einige der ältesten bekannten Neandertaler. Aber wie nah waren sie wirklich dem gemeinsamen Vorfahren dieser und unserer verschwundenen Spezies?
Die Genetik hat uns geholfen, in die Vergangenheit zu blicken und die alten Zweige des Hominin-Stammbaums zu skizzieren. Eine 2016 durchgeführte Studie über 430-000 Jahre alte Neandertaler-Überreste aus dem Gebiet von Sima de los Huesos schätzt die Zeit, die der Neandertaler vor 550.000 bis 765.000 Jahren von der Homo sapiens- Linie abspaltete. Andere genetische Studien legen ähnliche Divergenzzeiten nahe, die vor weniger als 800.000 Jahren liegen.
Der Paläoanthropologe Rick Potts, Direktor des Smithsonian Human Origins-Programms, sagt, dass Gómez-Robles zwar einige plausible Ideen aufwirft, aber keineswegs davon überzeugt ist, dass die Zahnentwicklungsraten so standardisiert oder vorhersehbar sind, wie es das Papier vorschlägt. „Sie hat ein interessantes Thema hier abgebissen, aber ich sehe das Argument, dass die zahnärztlichen Entwicklungsraten absolut bekannt sind, bis zu dem Punkt, an dem wir dann mit Sicherheit sagen können, dass die Divergenz zwischen Neandertalern und modernen Menschen früher als 800.000 Jahre gewesen sein muss vor “, sagt Potts. "Eine Vielzahl von molekulargenetischen Studien deuten darauf hin, dass es jünger ist."
Zähne sind eine der am häufigsten verwendeten Überreste menschlicher Vorfahren, um Arten zu unterscheiden. (Aida Gomez-Robles, Ana Muela, Jose Maria Bermudez de Castro) Es ist möglich, sagt Gómez-Robles, dass sich die Zähne aufgrund der starken Selektion für genetische Veränderungen ungewöhnlich schnell entwickelt haben. Diese beschleunigte Veränderung hätte eintreten können, wenn die entfernte Bevölkerung isoliert von den anderen europäischen Neandertalern gelebt hätte. Aber Gómez-Robles glaubt, dass sich die Zähne einfach über einen längeren Zeitraum hinweg entwickelt haben, was nach ihrer Zeitleiste der Zahnentwicklungsraten die Trennung zwischen dem Homo sapiens und der Neandertaler-Linie auf 800.000 Jahre oder älter bringen würde.
"Alles andere, wie das Gesicht [und] die Anatomie dieser Homininen, sieht irgendwie mittelmäßig aus", sagt Gómez-Robles. „Sie sehen so aus, wie wir es von Homininen in diesem Alter erwarten würden. Aber die Zähne sehen sehr, sehr anders aus. Sie sehen sehr neanderthalisch aus und das einzige, was sich unterscheidet, sind die Zähne. … Wenn es eine Auswahl gäbe, würden wir erwarten, dass sich dies auf etwas anderes auswirkt, wie auf das Gesicht und nicht nur auf die Zähne. “
Potts weist auch auf mehrere mögliche Ursachen für Fehlinterpretationen hin, darunter eine Variable namens "Generationszeit", die die Zeitachse der Zahnentwicklung über viele tausend Jahre stark beeinflussen könnte. "Wenn Sie ein schnelleres oder langsameres Wachstumstempo der Zähne haben, würde dies Ihre Einschätzung der Entwicklungsraten beeinflussen", sagt er.
Wissenschaftler haben Beweise dafür, dass sich die Geschwindigkeit der Zahnentwicklung im Laufe der Evolution verändert hat. Mikroskopische Untersuchungen von Zahnschmelzschichten ermöglichen es Forschern, die Tage zwischen der Geburt eines fossilen Hominins und dem Ausbruch seines ersten Backenzahns zu berechnen. Dies zeigt, dass der junge Homo erectus vor 1, 5 Millionen Jahren seinen ersten Backenzahn mit etwa 4, 5 Jahren bekam. Vor ungefähr 200.000 Jahren hatten die Neandertaler im Alter von ungefähr 6 Jahren den gleichen Zahn wie wir Menschen heute noch. "Und wir wissen nicht, wann sich diese Rate zwischen 1, 5 Millionen Jahren und 200.000 Jahren zu einer viel langsameren Entwicklungsrate der Zähne verändert hat", sagt Potts. "Das ist also viel Spielraum."
Eine weitere mögliche Komplikation ist die Hybridisierung zwischen verschiedenen Arten, die zu dieser Zeit anscheinend weit verbreitet war. (Die Paarung zwischen modernen Menschen- und Neandertaler-Arten fand erst vor 50.000 Jahren statt.) „In dieser Zeit, in der sich die Populationen zeitweise voneinander trennen und wahrscheinlich einer schnellen Entwicklung unterliegen, bricht im interglazialen Europa die Hölle los. Tausende bis Zehntausende von Jahren später wieder zusammenkommen “, sagt Potts. "Wir wissen nicht, welche Auswirkungen die Geschichte dieser evolutionären Bevölkerung, die sich während der Eiszeit und des interglazialen Europas immer wieder spaltete und wieder zusammenfand, auf die Mechanismen der Zahnentwicklung gehabt hätte."
Angesichts der Schwierigkeit, verschiedene Linien antiker Beweise zu entwirren, und der relativ geringen Unterschiede zwischen genetischen Schätzungen und Schätzungen der Zahnentwicklung bei der modernen Spaltung zwischen Mensch und Neandertalern könnte man sich fragen, warum es so wichtig ist, die wahre Zeitachse aufzudecken. Das Ausfüllen solcher Lücken ist jedoch die einzige Möglichkeit, die vielen evolutionären Triebe und Zweige unseres eigenen Stammbaums genau zu erfassen - und zu erfahren, wie wir zu dem werden, der wir sind.
"Auch wenn der Unterschied nicht sehr groß ist", sagt Gómez-Robles, "können die Auswirkungen dieser Unterschiede sehr wichtig sein, um die Beziehungen zwischen verschiedenen Arten zu verstehen und welche davon aufeinander zurückgehen."
