Für ein grösseres Gehirn mussten Magen und Darm nicht schrumpfen

Bei Säugetieren konnte sich das Gehirn im Laufe der Evolution vergrössern, ohne dass wie bis anhin angenommen, die Verdauungsorgane kleiner werden mussten. Anthropologen der Universität Zürich entdeckten zudem, dass Fettspeicherung oft mit relativ kleinen Gehirnen einhergeht – ausser beim Menschen. Dieser verdankt die erhöhte Energiezufuhr und damit einhergehend sein grosses Gehirn der gemeinschaftlichen Kinderversorgung, besserer Nahrung und seinem aufrechtem Gang. 

Das Gehirn ist der Hauptenergieverbraucher im Körper. Im Vergleich zu unseren nächsten Verwandten, den grossen Menschenaffen, ist das menschliche Gehirn dreimal grösser und erfordert auch viel mehr Energie. Wenn eine Tierart ein grösseres Gehirn entwickelt als ihre Vorfahren, muss diese Energie entweder zusätzlich erworben oder bei einer anderen Funktion eingespart werden. Bis anhin lautete die allgemein akzeptierte These, dass der Mensch durch geschrumpfte Verdauungsorgane Energie sparen konnte. Anthropologen der Universität widerlegen nun diese These und belegen: Säugetiere mit relativ grösseren Gehirnen besitzen tendenziell einen etwas grösseren Verdauungstrakt.

Ana Navarrete, Erstautorin der heute in «Nature» publizierten Studie, hat hunderte von Kadavern aus Zoos und Museen seziert. «Vom Hirsch bis zur Spitzmaus sind 100 Arten im Datensatz vertreten», erklärt die Doktorandin. Die Wissenschaftler setzten dabei die Grösse des Hirns in Bezug zum fettfreien Körpergewicht. Die Leiterin der Studie, Karin Isler, betont: «Es ist äusserst wichtig, die Fettspeicher eines Tieres zu berücksichtigen, da diese bei einigen Tierarten im Herbst bis zur Hälfte des Körper-gewichts ausmachen». Auch im Vergleich zum standardisierten bzw. fettfreien Körper-gewicht hängt die Grösse des Gehirns nicht von anderen Organen ab.

Mehr Fett, kleineres Hirn

Trotzdem spielt die Fettspeicherung eine wichtige Rolle bei der Evolution der Hirngrösse. Die Forscher entdeckten einen auf den ersten Blick überraschenden Zusammenhang: Je mehr Fett eine Tierart speichern kann, umso kleiner ist ihr Gehirn. Obwohl Fettgewebe an sich nicht viel Energie braucht, verlieren beispielsweise fliegende und kletternde Tiere durch Herumschleppen von zusätzlichem Gewicht viel Energie. Diese Energie fehlt wiederum für die weitere Entwicklung des Gehirns. Karin Isler dazu: «Es scheint, dass grosse Fettspeicher oft auf Kosten der geistigen Flexibilität gehen. Wir Menschen bilden dabei eine Ausnahme, zusammen mit Walen und Robben. Vermutlich weil unser zweibeiniger Gang ebenso wie das Schwimmen nicht viel mehr Energie kostet, wenn wir etwas schwerer wiegen».

Zusammenspiel energetischer Faktoren

Die rasante Zunahme der Hirngrösse und damit die erhöhte Energiezufuhr begann vor ungefähr zwei Millionen Jahren, bei der Gattung «Homo». Die Zürcher Anthropologen gehen aufgrund ihrer breiten Studien des Tierreichs davon aus, dass dabei mehrere energetische Faktoren eine Rolle gespielt haben: «Um die Energieversorgung ihres Gehirns auf einem höheren Niveau zu stabilisieren, brauchten die Urmenschen eine ganzjährige Nahrungsquelle von guter Qualität, beispielsweise unterirdische Wurzel-knollen oder Fleisch. Da sie nicht mehr täglich kletterten, perfektionierten sie den zweibeinigen Gang. Noch wesentlicher aber ist die gemeinsame Kinderversorgung», meint Karin Isler. Denn Menschenaffenmütter erhalten keine Hilfe und können daher nur alle 5 bis 8 Jahre ein Jungtier grossziehen. Dank gemeinschaftlicher Fürsorge für Mütter und Kinder können sich Menschen beides leisten: ein riesiges Gehirn und häufigen Nachwuchs.

Literatur:

Ana F. Navarrete, Carel P. van Schaik, and Karin Isler. Energetics and the evolution of human brain size. Nature. November 9, 2011. doi:10.1038/nature10629