Kein Ort auf dem Planeten ist dem Einfluss des Homo sapiens entgangen, von den Regenwäldern, die für landwirtschaftliche Betriebe abgeholzt wurden, über die mit Mikroplastik übersäten Tiefseemeere bis hin zu den klimaveränderten Jetstreams. Im vergangenen November erreichte die Weltbevölkerung 8 Milliarden.
Doch so allgegenwärtig der Mensch heute auch sein mag, ein Team von Wissenschaftlern behauptet nun, dass unsere Spezies fast nie aufgetaucht wäre.
Forscher in China haben Hinweise darauf gefunden, dass die Vorfahren des modernen Menschen vor 930.000 Jahren einen massiven Bevölkerungsrückgang erlebten. Als Ursache verweisen sie auf eine drastische Klimaveränderung, die zu dieser Zeit stattfand.
Die Zahl unserer Vorfahren blieb in einer Zeit, die als Engpass bekannt ist, in geringer Zahl – weniger als 1.280 brütende Individuen. Es dauerte über 100.000 Jahre, bevor die Bevölkerung wieder zunahm.
„Etwa 98,7 Prozent der menschlichen Vorfahren gingen zu Beginn des Engpasses verloren, sodass unsere Vorfahren vom Aussterben bedroht waren“, schreiben die Wissenschaftler. Ihre Studie wurde am Donnerstag in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.
Wenn die Forschung Bestand hat, wird das provokative Implikationen haben. Es besteht die Möglichkeit, dass ein klimabedingter Engpass dazu beigetragen hat, die frühen Menschen in zwei Evolutionslinien aufzuspalten – eine, aus der schließlich die Neandertaler hervorgingen, die andere den modernen Menschen.
Externe Experten sagten jedoch, sie seien skeptisch gegenüber den neuartigen statistischen Methoden, die die Forscher für die Studie verwendeten. „Es ist ein bisschen so, als würde man allein aus den Wellen, die einige Minuten später am Ufer ankommen, auf die Größe eines Steins schließen, der in die Mitte des großen Sees fällt“, sagte Stephan Schiffels, Populationsgenetiker am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie Leipzig – Deutschland.
Seit Jahrzehnten rekonstruieren Wissenschaftler die Geschichte unserer Spezies, indem sie die Gene lebender Menschen analysieren. Die Studien machen sich alle die gleichen grundlegenden Fakten unserer Biologie zunutze: Jedes Baby wird mit Dutzenden neuer genetischer Mutationen geboren, und einige dieser Mutationen können über Tausende oder sogar Millionen von Jahren weitergegeben werden.
Durch den Vergleich genetischer Variationen in der DNA können Wissenschaftler die Abstammung von Menschen auf alte Populationen zurückführen, die in verschiedenen Teilen der Welt lebten, umherzogen und sich untereinander kreuzten. Sie können sogar auf die Größe dieser Populationen zu verschiedenen Zeitpunkten in der Geschichte schließen.
Diese Studien sind mit der Leistungsfähigkeit der DNA-Sequenzierungstechnologie immer ausgefeilter geworden. Heute können Wissenschaftler das gesamte Genom von Menschen aus verschiedenen Populationen vergleichen.
Jedes menschliche Genom enthält über 3 Milliarden genetische Buchstaben der DNA, von denen jeder über Tausende oder Millionen von Jahren weitergegeben wurde – ein umfangreiches Dokument unserer Geschichte. Um diese Geschichte zu lesen, verwenden Forscher heute immer leistungsfähigere Computer, die die große Anzahl von Berechnungen durchführen können, die für realistischere Modelle der menschlichen Evolution erforderlich sind.
Haipeng Li, ein Forscher für evolutionäre Genomik an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Shanghai, und seine Kollegen haben über ein Jahrzehnt damit verbracht, ihre eigene Methode zur Rekonstruktion der Evolution zu entwickeln.
Die Forscher nannten die Methode FitCoal (kurz für Fast Infinitesimal Time Coalescent). Mit FitCoal können Wissenschaftler die Geschichte in feine Zeitabschnitte zerlegen und so ein Modell einer Million Jahre Evolution erstellen, die in Zeiträume von Monaten unterteilt ist.
„Es ist ein Werkzeug, das wir entwickelt haben, um die Geschichte verschiedener Gruppen von Lebewesen, vom Menschen bis zur Pflanze, herauszufinden“, sagte Dr. Li.
Zunächst konzentrierten er und seine Kollegen sich auf Tiere wie Fruchtfliegen. Nachdem jedoch genügend genetische Daten unserer eigenen Spezies sequenziert waren, wandten sie sich der Geschichte des Menschen zu und verglichen die Genome von 3.154 Menschen aus 50 Populationen auf der ganzen Welt.
Die Forscher untersuchten verschiedene Modelle, um eines zu finden, das die heutige genetische Vielfalt des Menschen am besten erklärt. Sie kamen zu einem Szenario, das vorsah, dass unsere Vorfahren vor 930.000 Jahren fast ausgestorben wären.
„Uns wurde klar, dass wir etwas Großes über die Menschheitsgeschichte entdeckt hatten“, sagte Wangjie Hu, Computerbiologe an der Icahn School of Medicine am Mount Sinai in New York und Autor der Studie.
Die Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass die Population unserer Vorfahren vor dem Engpass etwa 98.000 brütende Individuen umfasste. Dann schrumpfte es auf weniger als 1.280 und blieb 117.000 Jahre lang so klein. Dann erholte sich die Bevölkerung.
Dr. Hu und seine Kollegen argumentieren in ihrer Arbeit, dass dieser Engpass mit dem Fossilienbestand unserer menschlichen Vorfahren übereinstimmt.
Unser Zweig des Evolutionsbaums spaltete sich vor etwa sieben Millionen Jahren in Afrika von dem anderer Affen ab. Unsere Vorfahren hatten sich vor etwa einer Million Jahren in Afrika zu großen und großhirnigen Menschen entwickelt. Danach breiteten sich einige dieser frühen Menschen nach Europa und Asien aus und entwickelten sich zu Neandertalern und ihren Cousins, den Denisova-Menschen.
Unsere eigene Abstammungslinie entwickelte sich in Afrika weiter zu modernen Menschen.
Nach jahrzehntelanger Fossilienjagd gibt es in Afrika im Zeitraum zwischen 950.000 und 650.000 Jahren immer noch relativ wenige Aufzeichnungen über antike menschliche Verwandte. Die neue Studie bietet eine mögliche Erklärung: Es gab einfach nicht genug Menschen, um viele Überreste zurückzulassen, sagte Dr. Hu.
Brenna Henn, Genetikerin an der University of California in Davis, die nicht an der neuen Studie beteiligt war, sagte, ein Engpass sei „eine plausible Interpretation“. Aber die heutige genetische Vielfalt könnte durch eine andere Evolutionsgeschichte entstanden sein, fügte sie hinzu.
Zum Beispiel könnte sich der Mensch in verschiedene Populationen zerlegt haben und dann wieder zusammenkommen. „Es wäre leistungsfähiger, alternative Modelle zu testen“, sagte Dr. Henn.
Dr. Hu und seine Kollegen vermuten, dass eine globale Klimaveränderung vor 930.000 Jahren zum Bevölkerungsabsturz geführt hat. Sie verweisen auf geologische Beweise dafür, dass der Planet genau zum Zeitpunkt des vorgeschlagenen Engpasses kälter und trockener wurde. Diese Bedingungen könnten es unseren menschlichen Vorfahren erschwert haben, Nahrung zu finden.
Aber Nick Ashton, ein Archäologe am British Museum, stellte fest, dass außerhalb Afrikas eine Reihe von Überresten antiker menschlicher Verwandter aus der Zeit des Engpasses gefunden wurden.
Wenn eine weltweite Katastrophe zum Zusammenbruch der menschlichen Bevölkerung in Afrika geführt hätte, hätte dies dazu führen müssen, dass menschliche Verwandte anderswo auf der Welt seltener würden, sagte er.
„Die Anzahl der Standorte in Afrika und Eurasien aus dieser Zeit lässt darauf schließen, dass nur eine begrenzte Population davon betroffen war, die möglicherweise Vorfahren des modernen Menschen waren“, sagte er.
Dr. Li und seine Kollegen machten auch auf die Tatsache aufmerksam, dass sich moderne Menschen nach ihrem geplanten Bevölkerungszusammenbruch offenbar von Neandertalern und Denisova-Menschen abgespalten haben. Sie spekulieren, dass die beiden Ereignisse zusammenhängen.
Die Forscher stellten fest, dass die meisten Affen 24 Chromosomenpaare haben. Der Mensch hat dank der Verschmelzung zweier Gruppen nur 23. Nach dem Absturz, so vermuten die Wissenschaftler, könnte ein fusionierter Chromosomensatz entstanden sein und sich in der winzigen Population ausgebreitet haben.
„Alle Menschen mit 24 Chromosomenpaaren starben aus, während nur die kleine isolierte Population mit 23 Chromosomenpaaren glücklicherweise überlebte und von Generation zu Generation weitergegeben wurde“, sagte Ziqian Hao, Bioinformatiker an der Shandong First Medical University und Autor des Buches Studie.
Aber Dr. Schiffels kauft die Geschichte des Engpasses noch nicht ganz ab: „Der Befund ist in der Tat sehr überraschend, und ich denke, je überraschender die Behauptung, desto besser sollten die Beweise sein.“