Warum haben wir so seltsam geformte Schädel?

Es ist sehr einfach für uns, Unterschiede zwischen unseren Mitmenschen zu erkennen – Hautfarbe, Haarfarbe und -textur, Körperform, Gesichtszüge und so weiter – aber weniger einfach für uns, die Merkmale zu erkennen, die uns im Vergleich zu allen anderen menschlichen und homininen Gruppen in der Vergangenheit vereinen. Eines dieser Merkmale ist die ungewöhnliche Form unserer Crania (Schädel). Die Schädel des modernen Menschen sind eher kugelförmig als langgestreckt. Diese Form trat bei unserer Spezies nicht sofort auf; wir wissen, dass 300.000 Jahre alte Fossilien des modernen Menschen aus Marokko längliche Schädel haben, ähnlich wie bei älteren Menschenarten. Es hat einige Zeit gedauert, bis wir unsere charakteristische Kopfform hatten, aber warum?

Wir wissen es einfach nicht. Wahrscheinlich liegt es nicht einfach daran, dass sie größer waren als andere Homininen; Neandertaler haben im Durchschnitt einen etwas größeren Schädel als wir. Es ist verlockend zu spekulieren, dass unsere kugelförmige Kopfform in irgendeiner Weise mit den einzigartigen kognitiven Fähigkeiten des Menschen zusammenhängt, aber das wäre eine Spekulation, die weit über das hinausgeht, was die Daten derzeit belegen.

Wie auch immer, wir könnten in der Lage sein, uns dieser Frage zu nähern, indem wir die genetischen Faktoren, die der Entwicklung des Gehirns zugrunde liegen, besser verstehen; Veränderungen der Schädelform könnten Veränderungen in der Organisation des Gehirns widerspiegeln. Wenn zum Beispiel bestimmte Regionen des Gehirns größer und andere kleiner werden, würde dies zu einer entsprechenden Veränderung in der Entwicklung der Schädelknochen führen.

Eine letzte Woche in Current Biology veröffentlichte Arbeit von Philipp Gunz und Kollegen, „Neandertal Introgression Sheds Light on Modern Human Endocranial Globularity“, versucht, genetische Varianten zu identifizieren, die unserer Schädelform zugrunde liegen könnten. Dabei machten sie sich die Tatsache zunutze, dass sich moderne Menschen und Neandertaler miteinander gekreuzt haben und dass einige Populationen (wie die Europäer) immer noch viele genetische Varianten enthalten, die von den Neandertalern abstammen. Die Autoren schlussfolgerten, dass sie in der Lage sein könnten, Gene zu finden, die an der Schädelform beteiligt sind, indem sie nach einem Zusammenhang zwischen von Neandertalern abgeleiteten genetischen Varianten und leicht verlängerten Schädeln bei Europäern suchten.

Das Forscherteam scannte sowohl Fossilien als auch zeitgenössische europäische Schädel mit dem CT, um die Formunterschiede zu quantifizieren. Sie kombinierten diese Scans mit MRT-Daten von einer großen Anzahl zeitgenössischer Völker aus einer breiten geografischen Auswahl. Diese Vergleiche wurden verwendet, um einen Index der „endocranial globularity“ (mit anderen Worten, wie kugelförmig Gehirne waren) zu erstellen. Ihre Quantifizierungen der endokranialen Globularität bei modernen Menschen und Neandertalern zeigten, dass sich die beiden Gruppen deutlich voneinander unterscheiden. Die Forscher fanden zwar einige moderne Europäer mit etwas länglicheren Schädeln als der Durchschnitt ihrer Bevölkerung, aber dieser Unterschied ist unglaublich gering, wie Philipp Gunz gegenüber Nature erklärte.

„Es ist eine wirklich subtile Verschiebung in der Gesamtrundung. Ich glaube nicht, dass man es mit dem bloßen Auge sehen würde. Dies sind keine Menschen, die wie Neandertaler aussehen würden.“

Die Forscher testeten dann auf Assoziationen zwischen den verlängerten Phänotypen und verschiedenen Neandertaler-Allelen. Sie identifizierten 5 genetische Varianten (Single Nucleotide Polymorphisms, oder SNPs), die signifikant mit einer länglicheren Schädelform bei Europäern assoziiert waren. Die beiden am stärksten assoziierten SNPs waren an der Regulation von Genen beteiligt, die an der Bildung von Neuronen in einem Teil des Gehirns (dem Putamen) beteiligt sind, und an der Produktion von Myelinscheiden, den Isolatoren der Nervenzellen im Kleinhirn. Wie genau diese Varianten an der Entwicklung der Schädelform beteiligt sein könnten, ist noch nicht geklärt und würde eine Menge weiterer Arbeit erfordern. Aber die Autoren weisen zu Recht darauf hin, dass diese Kandidaten nur zwei von vielen Varianten sind, die an der Beeinflussung der Schädelform beteiligt sein müssen, jede mit einem sehr kleinen Effekt. Komplexe Merkmale wie die Schädelform haben sehr komplizierte genetische Pfade, die ihnen zugrunde liegen; es gibt kein Gen „für“ irgendein komplexes Merkmal. In einer F.A.Q., die die Autoren zu ihrer Studie schrieben, bemerkten sie:

„Globularität ist ein multifaktorielles Merkmal, das kombinierte Einflüsse vieler verschiedener Loci beinhaltet, und die Auswirkungen einzelner genetischer Polymorphismen auf die gesamte endokraniale Form sind gering. Darüber hinaus hängt die Form des Hirnschädels von einem komplexen Zusammenspiel zwischen dem Wachstum der Schädelknochen, der Gesichtsgröße und dem Tempo und der Art der Neuroentwicklung ab. Es ist daher wahrscheinlich, dass zukünftige genomweite Studien in ausreichend großen, leistungsstarken Stichproben (Zehntausende von Menschen) zusätzliche relevante Gene und damit verbundene Wege aufdecken werden.“

Diese Studie ist nicht ohne Kritik. Eine Twitter-Diskussion zwischen mehreren Populationsgenetikern hat sich auf einige Details in den Analysen der Assoziation zwischen Neandertaler-Varianten und Schädelform konzentriert. Die Diskussion ist recht technisch, läuft aber im Wesentlichen auf die statistischen Methoden hinaus, die verwendet wurden, um Varianten zu identifizieren, die mit der länglichen Schädelform assoziiert sind. Die Populationsgenetiker vermuten, dass die Art und Weise, wie die Autoren die Analyse durchgeführt haben, eine Verzerrung bei der Suche nach Allelen, die mit dem Phänotyp assoziiert sind, beinhalten könnte. Einer der Genetiker, Dr. Graham Coop, fasste ihre Bedenken für mich so zusammen: „Einige Neandertaler-Allele werden zwangsläufig einige Merkmale beeinflussen, es ist schließlich nur DNA, also ist es nicht a priori überraschend, dass sie einen bestimmten Phänotyp beeinflussen. Die Frage ist, ob sie in ihrer Wirkung ungewöhnlich sind und was uns das über die Biologie des Neandertalers und seine Rolle bei der Introgression in den modernen Menschen sagt.“

Schließlich halte ich es für wichtig zu sagen, was diese Studie nicht gefunden hat, weil ich in den Kommentaren zu den Artikeln, die über diese Studie berichten, einige Verwirrung gesehen habe. Diese Studie hat keine Beweise für Kognition, Sprache oder Verhalten gefunden, die durch Neandertaler-Varianten in modernen menschlichen Populationen verursacht wurden. Auch wenn die Studie einige Gene, die in die Evolution der menschlichen Schädelform involviert sind, korrekt identifiziert hat, ist es noch ein langer Weg, um den Entwicklungsweg zu verstehen, und noch länger, um zu verstehen, warum sich die Schädelformen verschoben haben. Die Autoren betonen diesen Punkt in ihrer F.A.Q.:

„Unser Fokus auf Globularität ist nicht durch die Idee motiviert, dass die Gehirnform uns etwas Einfaches über unser Verhalten sagen kann. Tatsächlich gibt es keinen Grund, eine direkte Korrelation zwischen der Gesamtform des Gehirns und dem Verhalten zu erwarten, und es ist unwahrscheinlich, dass die Gehirnform selbst direkt einer evolutionären Selektion unterworfen war.“

Diese Studie stellt einen spannenden und neuen interdisziplinären Ansatz für evolutionäre Fragen dar. Ich erwarte, dass wir in naher Zukunft weitere interessante Arbeiten aus der Kombination von Genetik und Paläoanthropologie sehen werden.