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Was Millionen Jahre alte Knochen über unsere Frühgeschichte verraten
Der Scan erinnert an ein abstraktes Kunstwerk: Geometrisch wirkende Linien und Schlieren laufen durch die geschwungene Struktur, abgestuft in unterschiedlichen Grautönen, die sich von schwarzen und weißen Stellen abheben. Tatsächlich handelt es sich um ein Bild aus einem Magnetresonanztomographen, genauer: einem Mikro-CT, angefertigt am Department für Evolutionäre Anthropologie der Universität Wien.
Die extrem hochauflösende Apparatur entstand nach Wünschen von Gerhard Weber, Professor für Anthropologie und Leiter des Departments. Die Aufnahmen, die die kostspielige und fast einzigartige Maschine vorige Woche anfertigte, zeigen allerdings keine Kunstobjekte, sondern Fossilien von Urahnen des Menschen, darunter einen Teil eines Oberschenkels samt Oberschenkelhals.
Anthropologen Gerhard Weber und Andrea Stadlmayr
In der schwarzen Box im Vordergrund befinden sich die Fossilien aus Äthiopien, die an der Universität Wien untersucht wurden.
Die gitternetzartigen Strukturen in Schwarz-weiß führen vor Augen, wie tief und präzise der CT-Scanner ins Innere von Knochen blicken kann. Sie stellen das Geflecht der sogenannten Trabekel dar: Das ist ein Netzwerk aus feinen Balken, eine vielfach verzweigte und in sich verstrebte Struktur, die das innere Gerüst von Knochen bildet und ihnen Stabilität verleiht.
Micro-CT-Scanner
In dieser Spezial-Apparatur wurden die Fossilien eine Woche lang vermessen.
Freilich handelt es sich nicht um beliebige Knochen, sondern um solche von unschätzbarem Wert. Ihr Alter beträgt mindestens 4,1 Millionen Jahre, und sie stammen aus einer Gegend, die gemeinhin als Wiege der Menschheit bezeichnet wird: aus der Somali-Region im Osten Äthiopiens.
Spektakulärer Knochenfund
Ein Teil eines Oberschenkelknochens, der nun im Scanner an der Uni Wien untersucht wurde.
Es ist einer ziemlich ungewöhnlichen und spektakulären Fügung von Ereignissen zu verdanken, dass diese Fossilien für einige Tage nach Wien reisen und im CT-Scanner vermessen werden konnten.
Vor einem Vierteljahrhundert war es österreichischen Forschenden gelungen, in der Region Grabungslizenzen zu erhalten. Von 2009 bis 2009 war ein Anthropologenteam immer wieder vor Ort, darunter der damalige Departmentleiter Horst Seidler, Gerhard Weber, Andrea Stadlmayr, heute am Naturhistorischen Museum tätig, und Thomas Bence Viola, der inzwischen an der Universität Toronto forscht und nun zur Untersuchung der Fossilien nach Wien kam.
Grabung in der Somali-Region
Langjährige Arbeiten in einer heißen Wüste aus Sand und Stein.
Die Grabungskampagnen fanden in einem knapp 100 Quadratmeter großen Areal statt, in der Nähe des Mount Galili. In einer wüstenartigen Landschaft aus Stein und Sand suchten die Forschenden nach Resten von Vorläufern des Homo sapiens. Es war ein fordernder Job unter harschen Bedingungen: Die Sonne brannte herunter, manchmal zogen Sandstürme heran, dann ging Starkregen nieder, der die Jeeps im Schlamm feststecken ließ.
Anthropologen bei der Arbeit
Über die Jahre fanden die Forschenden Zähne und verschiedene Knochenfragmente.
Zudem musste man auf der Hut vor allerlei marodierenden Gesellen sein, weshalb das Forschungsteam ständig von Wächtern begleitet wurde, die mit Kalaschnikows bewaffnet waren.
Bewaffneter Wächter
Die Grabungen fanden stets unter Bewachung statt, die Beschützer trugen Kalaschnikows.
Am Ende hatten die Forschenden zehn verschiedene Zähne geborgen, einen Teil eines kindlichen Oberarms, einen Mittelfußknochen und, besonders eindrucksvoll, den Teil des Oberschenkels, gemessen an den Dimensionen moderner Menschen geradezu winzig.
Neun der geborgenen Zähne
Insgesamt zehn fossile Zähne konnten während der Grabungskampagnen gefunden werden.
Dann stockte das Projekt aufgrund politischer Umwälzungen im Land, und die Österreicher waren für mehr als eineinhalb Jahrzehnte von ihren Funden abgeschnitten, die in Äthiopien zurückblieben – bis es Gerhard Weber gelang, neuerlich Kontakte zu den gegenwärtigen Entscheidungsträgern herzustellen. Und weil es vor Ort keine technische Möglichkeit gab, die Fossilien mit entsprechender Präzision zu studieren, reisten sie schließlich vorige Woche per Luftfracht von Addis Abeba nach Wien.
Hier lief der Scanner schließlich eine ganze Woche lang im Dauerbetrieb, um Bilder der Funde anzufertigen, bevor sie am vergangenen Samstag nach Äthiopien retourniert wurden.
Scan eines Zahns am Bildschirm
Gerhard Weber kann ihn am Bildschirm darstellen und mit der Maus in verschiedenste Richtungen drehen.
Gerhard Weber öffnet am Bildschirm die Aufnahme eines gescannten Zahns. Die Maus gleitet über das Bild, stellt den Zahn als dreidimensionales Objekt dar und dreht ihn in verschiedene Richtungen, lässt ihn am Monitor rotieren. Virtuelle Anthropologie nennt man diese Methode, Fossilien abzubilden, zerstörungsfrei zu vermessen und im Detail digital zu untersuchen. Weber deutet auf eine Linie zwischen zwei unterschiedlich hellen Bereichen des Zahns. Hier sehe man die Trennung zwischen Zahnschmelz und Dentin, dem knochenartigen Zahnteil, sagt Weber.
Ein gescannter Zahn
Die unterschiedlich hellen Stellen zeigen Zahnschmelz und Zahnbein.
Thomas Bence Viola deutet auf den Scan des Oberschenkels am Bildschirm. Helle Stellen würden sehr dichte Knochenbereiche anzeigen, sagt der Anthropologe. Manchmal so dicht, dass selbst das Micro-CT nicht mehr hindurchdringen kann.
Dennoch verraten die gitternetzartigen Strukturen eine Menge: Sowohl die Dichte als auch die Ausrichtung der Trabekel, der Knochenbälkchen, können Informationen darüber preisgeben, wo und wie sehr der Knochen belastet war. Und es lassen sich Gewohnheiten des einstigen Besitzers ablesen: Knochen sei ein lebendiges, veränderbares Material, erklärt Bence Viola, weshalb sich typische Belastungen im Lauf des Lebens in der Trabekelstruktur niederschlagen.
Anthropologe Bence Viola
Der Forscher fertigt hier Aufnahmen von Zähnen mit einer speziellen Kamera an.
Die Forschenden interessieren sich dafür aus einem Grund, der für unsere Frühgeschichte emiment bedeutsam ist. Die grundlegende Frage lautet: Wann entstand die Zweibeinigkeit? Ein Lebewesen, das auf zwei Beinen läuft, ist anderen Knochenbelastungen ausgesetzt als ein solches, das sich auf allen Vieren bewegt – und genau diese Unterschiede lassen sich bis zu einem gewissen Grad durch die Analyse der Trabekel auf Basis der Scans ablesen.
Zur Gegenprobe wurden bereits bestimmte Makakenarten untersucht, die darauf trainiert waren, sich zweibeinig fortzubewegen. Tatsächlich ließ sich zeigen, dass sich deren Knochenstruktur von jener von Artgenossen unterschied, die ausschließlich vierbeinig unterwegs waren.
Die große Frage der Zweibeinigkeit
Gibt es nun tatsächlich Hinweise darauf, dass die untersuchten Fossilien zu Individuen gehören, die sich bereits aufrichteten und allmählich den zweibeinigen Gang probten? Es ist noch zu früh, das mit Gewissheit zu sagen. Schließlich ist gerade erst die Scan-Phase abgeschlossen, und die folgenden Auswertungen werden in wissenschaftliche Publikationen münden, die dese Fragen im Detail erörtern.
Dennoch glaubt Bence Viola, auf den Bildern zumindest erste Indizien ausgemacht zu haben, die auf Belastung an Knochenstellen hindeuten, die typischerweise bei zweibeinigem Gang auftreten. Wenn sich dies erhärten lässt, wäre dies ein neuer wichtiger Puzzlestein in der großen Geschichte der Menschwerdung: Es würde bedeuten, dass bereits unser sehr weit entfernten Vorfahren der Gattung Australopithecus, zu der die Fossilien gehören, den aufrechten Gang übten – vielleicht nicht ständig und dauerhaft, aber vielleicht gelegentlich und gleichsam probeweise.
Dies wiederum ließe vielleicht Rückschlüsse auf sich verändernde Gegebenheiten in der damaligen Welt zu, auf einen Übergang von Wald- zu eher savannenartigen Landschaften, in denen man nicht mehr von Ast zu Ast kletterte, sondern Vorteile gewann, wenn man sic aufrichten und in die Ferne blicken konnte.
Ob sich die ersten Hinweise erhärten lassen, wird sich in den kommenden Monaten zeigen. Sicher ist jetzt schon, dass virtuelle Anthropologie in wichtiges Werkzeug ist, um aus winzigen Überresten Informationen aus Epochen zu gewinnen, die Millionen Jahre zurückliegen.