Eine Million Jahre alter chinesischer Schädel stellt den Stammbaum des Menschen neu dar

Ein Schädel aus China verlegt die Ursprünge des Menschen weiter zurück

Ein zerdrückter Schädel, der auf einer Flussterrasse in der Provinz Hubei in Zentralchina entdeckt wurde, ist zu einem neuen Bezugspunkt für die Geschichte unserer Spezies geworden. Mithilfe moderner Scanverfahren und digitaler Rekonstruktion hat ein internationales Team den zweiten Yunxian-Schädel, auch Yunxian 2 genannt, virtuell wiederhergestellt und mit mehr als hundert menschlichen Fossilien verglichen. Die Ergebnisse deuten auf ein frühes Mitglied einer Abstammungslinie hin, zu der Homo longi, manchmal auch Drachenmensch genannt, und die schwer fassbaren Denisova-Menschen gehören. Die Analyse legt nahe, dass sich die Hauptlinien, aus denen Homo sapiens, Homo longi und Neandertaler hervorgingen, deutlich früher trennten als viele Wissenschaftler angenommen hatten, möglicherweise vor mehr als 1,3 Millionen Jahren.

Der Fund rückt ein wichtiges Kapitel der menschlichen Evolution in ein neues Licht, das oft als „Durcheinander in der Mitte“ beschrieben wird: die schwer überschaubare Zeitspanne von etwa einer Million bis vor dreihunderttausend Jahren. Der rekonstruierte Schädel von Yunxian 2 weist eine auffällige Mischung von Merkmalen auf. Einige ähneln Homo erectus, einem weit verbreiteten frühen Menschen. Andere erinnern stärker an spätere großhirnige Menschen aus Asien. Das Team ordnet Yunxian 2 nahe der Wurzel einer asiatischen Klade ein, zu der Homo longi und wahrscheinlich auch die Denisova-Menschen gehören. Sollte sich diese Einordnung bestätigen, hatten sich die Populationen, aus denen unsere Spezies, die Neandertaler und die Denisova-Menschen hervorgingen, bereits vor etwa einer Million Jahren in unterschiedliche Gruppen aufgespalten.

Was die Forschenden im Schädel von Yunxian fanden

Yunxian 2 wurde 1990 bei Xuetangliangzi in der Nähe des Hanjiang entdeckt. Während der Einbettung war der Schädel abgeflacht und verformt worden, was eine frühe Bestimmung erschwerte. Nach einer sorgfältigen virtuellen Rekonstruktion konnten die Forschenden seine ursprüngliche Form und Größe beurteilen. Der Schädel ist lang und niedrig, mit einem kräftigen Überaugenwulst, einem breiten und flachen Hirnschädel sowie einem großen, aber relativ flachen Gesicht mit niedrigen Jochbeinen. Das Schädelvolumen beträgt mehr als 1.100 Milliliter. Damit ist es das größte bekannte Volumen bei einem Menschen dieses Alters und liegt im unteren Bereich der Werte heutiger Menschen. Die Kombination aus fliehender Stirn und kräftigem Überaugenwulst mit flacheren Jochbeinen und einem größeren Gehirn unterscheidet das Fossil von klassischen Funden des Homo erectus.

Wie alt ist das Fossil?

Die Datierung stützt sich auf die Sedimentschicht und die zusammen mit Yunxian 2 gefundenen Tierfossilien sowie auf Verfahren wie die Magnetostratigraphie und radiometrische Methoden. Das Team datiert den Schädel auf ein Alter zwischen 940.000 und 1,1 Millionen Jahren. Damit ist er einer der ältesten großen Schädel mit modern anmutendem Hirnschädel, die in Asien gefunden wurden.

Eine Mischung aus alten und neuen Merkmalen

Yunxian 2 weist eine Mischung von Merkmalen auf, die ältere und jüngere Menschenformen verbindet. Das Schädeldach ist dick und lang, mit einem niedrigen Gewölbe, ähnlich wie bei Homo erectus. Das Gesicht ist breit, aber relativ flach, mit niedrigen, flachen Jochbeinen und einer breiten Nasenöffnung. Der Hinterkopf ist ausgeprägt. Der Gaumen ist breit, und die Ohrregion weist markante Details auf, die auch bei anderen Fossilien der vorgeschlagenen Longi-Gruppe zu sehen sind. Diese gemeinsamen Merkmale passen zusammen mit dem größeren Gehirn zu späteren asiatischen Fossilien wie dem Harbin-Schädel und Jinniushan und tragen dazu bei, eine eigenständige asiatische Klade zu definieren.

Ein Stammbaum, der sich früher aufteilt als erwartet

Um die Verwandtschaftsverhältnisse zu untersuchen, werteten die Forschenden Messungen und anatomische Merkmale von mehr als hundert Schädeln und Kiefern aus. Sie erstellten einen phylogenetischen Stammbaum, ein Verzweigungsdiagramm, das die Verwandtschaft verschiedener Menschengruppen schätzt. In dieser Analyse zweigten die Neandertaler vor etwa 1,38 Millionen Jahren zuerst ab. Die Linien, die zu Homo sapiens und der Longi-Klade führten, trennten sich dann vor etwa 1,32 Millionen Jahren. Mit anderen Worten: Die Denisova-Menschen und ihre Longi-Verwandten scheinen den heutigen Menschen näher zu stehen als den Neandertalern. Die Studie ordnet Yunxian 2 nahe an diesem Abzweigungspunkt ein. Das trägt dazu bei zu erklären, weshalb der Schädel primitive und stärker abgeleitete Merkmale vereint.

Wer waren die Denisova-Menschen?

Die Denisova-Menschen sind vor allem durch alte DNA bekannt, die aus einigen wenigen fragmentarischen Knochen und Zähnen gewonnen wurde. Erstmals identifiziert wurden sie 2010 in der Denisova-Höhle in Sibirien. Genetische Spuren ihrer Abstammung finden sich heute bei vielen Menschen in ganz Asien und in hoher Konzentration bei manchen Bevölkerungsgruppen in Melanesien und auf den Philippinen. Die neue Analyse kommt zu dem Schluss, dass die Denisova-Menschen zur Homo-longi-Klade gehören, einer Abstammungslinie, die durch asiatische Fossilien wie den Harbin-Schädel belegt ist. Sollte das zutreffen, waren die Denisova-Menschen Hunderttausende Jahre lang in ganz Asien verbreitet, begegneten anderen Menschen und gaben Erbgut an heutige Populationen weiter.

Warum das für die Geschichte des Menschen wichtig ist

Die menschliche Evolution zwischen einer Million und dreihunderttausend Jahren vor heute ist von schwer einzuordnenden Fossilien geprägt. Einige stammen aus Afrika, andere aus Europa und viele aus Asien. Über ihre Zusammenhänge sind sich Wissenschaftler seit Langem uneinig. Die neue Studie fasst asiatische Menschen des Mittelpleistozäns in einer Longi-Abstammungslinie zusammen, die von Homo sapiens und den Neandertalern getrennt ist. Diese Neuordnung könnte viele Widersprüche auflösen, die Fachleute bisher vor Rätsel gestellt haben, und erklären, weshalb einige asiatische Fossilien weder klassischen Homo erectus noch frühen modernen Menschen zugeordnet werden konnten.

Die Arbeit verschiebt außerdem den Zeitpunkt der Aufspaltung großhirniger Menschen deutlich über eine Million Jahre zurück. Waren die drei Hauptlinien schon so früh voneinander getrennt, könnten frühe Vertreter dieser Linien lange Zeit nebeneinander gelebt haben. Damit verlängert sich der Zeitraum, in dem verschiedene Menschengruppen einander begegnen, miteinander interagieren und sich gelegentlich untereinander fortpflanzen konnten. Zugleich würde sich der Schwerpunkt der Forschung auf ältere Fundstätten in Asien und Afrika verlagern, an denen sich diese frühe Aufspaltung überprüfen lässt.

Chris Stringer, Forschungsleiter für menschliche Evolution am Natural History Museum in London und Mitautor der Studie, betonte die Tragweite der Ergebnisse.

Das verändert viele bisherige Vorstellungen, denn es deutet darauf hin, dass sich unsere Vorfahren bereits vor einer Million Jahren in unterschiedliche Gruppen aufgespalten hatten. Das spricht für eine deutlich frühere und komplexere Aufspaltung in der menschlichen Evolution als bislang angenommen.

Manche Deutungen gehen noch weiter und legen nahe, dass ein gemeinsamer Vorfahr in der Nähe Westasiens die Linien hervorgebracht haben könnte, aus denen Homo sapiens, die Neandertaler und die Denisova-Menschen hervorgingen. Diese These ist weiterhin umstritten. Die ältesten allgemein anerkannten Fossilien früher Homo sapiens stammen nach wie vor aus Afrika und sind etwa dreihunderttausend Jahre alt. Die neue Rekonstruktion ändert daran nichts. Sie spricht jedoch dafür, dass sich die tiefer liegende Abstammungspopulation, aus der später unsere Spezies hervorging, deutlich früher von anderen Menschen trennte, als viele Studien vermuten lassen.

Wie ein zerdrückter Schädel virtuell rekonstruiert wurde

Der Schädel von Yunxian 2 war durch das Gewicht der Sedimente und Bodenbewegungen über viele Jahrtausende verformt worden. Bei solchen Verformungen werden Knochen gebogen und verdreht, wodurch wichtige Merkmale verborgen oder übertrieben erscheinen können. Das Team nutzte Computertomografie, um durch das Gestein zu sehen, strukturiertes Licht, um Oberflächendetails zu erfassen, und eine digitale Rückverformung, um die Folgen der Quetschung rückgängig zu machen. Praktisch gesehen handelt es sich um eine digitale Operation. Die Forschenden trennten Knochen vom Gestein, spiegelten intakte Partien, um fehlende Abschnitte zu ersetzen, und richteten die Teile mithilfe anatomischer Vorgaben wieder aus.

Professor Xijun Ni von der Fudan-Universität und dem Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie in Peking leitete die Arbeit gemeinsam mit anderen Forschenden. Er schilderte die Überraschung des Teams, als die rekonstruierte Schädelform und die Ergebnisse zum Stammbaum erstmals zusammenkamen.

Als wir das Ergebnis zum ersten Mal erhielten, konnten wir es kaum glauben. Wir haben es immer wieder mit allen Modellen und Methoden überprüft und sind jetzt von dem Ergebnis überzeugt. Wir sind wirklich sehr begeistert.

Die Studie wird außerdem durch eine Reihe asiatischer Fossilien gestützt, die Schädelmerkmale mit Yunxian 2 und dem Harbin-Schädel teilen. Dazu gehören Dali und Jinniushan in China sowie weitere Funde, die sich lange nur schwer einordnen ließen. Ein dritter Schädel aus Yunxian, der 2022 entdeckt wurde, wird derzeit präpariert. Sobald er untersucht ist, wird er eine weitere Möglichkeit bieten, die Rekonstruktion und die Zuordnung dieser Fossilien zur Longi-Klade zu überprüfen.

Kontroverse, Grenzen und mögliche Belege

Viele genetische Studien schätzen, dass sich moderne Menschen, Neandertaler und Denisova-Menschen vor 700.000 bis 500.000 Jahren von einem gemeinsamen Vorfahren trennten. Diese Schätzungen beruhen auf Modellen zu Mutationsraten und Populationsgeschichten und sind für sehr weit zurückliegende Zeiträume nur begrenzt genau. Morphologische Stammbäume, die anhand von Schädelmerkmalen erstellt werden, bieten eine andere Möglichkeit, frühe Aufspaltungen zu untersuchen, haben aber ihre eigenen Grenzen. Merkmale können sich bei nicht verwandten Gruppen parallel entwickeln, und die Auswahl und Gewichtung der Merkmale kann das Ergebnis beeinflussen.

Mehrere Fachleute begrüßen die Rekonstruktion von Yunxian 2, mahnen aber bei den Datierungen des Stammbaums zur Vorsicht. Frido Welker, außerordentlicher Professor für menschliche Evolution an der Universität Kopenhagen, bezeichnete das neue Schädelmodell als wichtige Forschungsgrundlage, betonte jedoch, dass molekulare Untersuchungen helfen könnten, seine Einordnung zu bestätigen.

Es ist spannend, nun eine digitale Rekonstruktion dieses bedeutenden Schädels zur Verfügung zu haben. Sollten die Ergebnisse durch weitere Fossilien und genetische Belege bestätigt werden, wären die Datierungen der Aufspaltungen überraschend. Molekulare Daten aus dem Fossil selbst könnten alternativ Erkenntnisse liefern, die die morphologische Hypothese bestätigen oder infrage stellen.

Ryan McRae, Paläoanthropologe am Smithsonian National Museum of Natural History, der nicht an der Forschung beteiligt war, lobte die Rekonstruktion, äußerte aber Zweifel am übergreifenden Stammbaum.

Die Rekonstruktion wirkt überzeugend, und die Zuordnung zur Longi- und Denisova-Linie ist plausibel. Der phylogenetische Stammbaum versucht, mit begrenzten Daten viele schwierige Fragen zugleich zu beantworten. Die vorgeschlagene Datierung liegt weiter zurück als erwartet und muss anhand weiterer Fossilien und genetischer Belege überprüft werden.

Genetisches Material ist in Millionen Jahre alten Fossilien selten, doch andere molekulare Spuren wie alte Proteine haben manchmal so lange überdauert. Umfangreichere Funde aus Afrika, Asien und Europa, darunter vollständigere Schädel und Kiefer, könnten das Bild klarer machen. Die Autoren der neuen Studie haben angekündigt, ihre Analyse auf weitere Fossilien und Daten auszuweiten.

Wo frühe Menschengruppen lebten und wie sie sich bewegten

Das neue Modell wirft eine grundlegende geografische Frage auf: Lebten die Vorfahren von Homo sapiens, den Neandertalern und der Longi-Klade in Afrika oder außerhalb des Kontinents? Afrika ist die früheste Heimat der menschlichen Linie und beherbergt mit etwa dreihunderttausend Jahren die ältesten Fossilien von Homo sapiens. Zugleich hatte sich Homo erectus bereits vor fast zwei Millionen Jahren bis nach Eurasien ausgebreitet, und in Asien gibt es zahlreiche Fundstätten aus dem Mittelpleistozän. Fand die tiefe Aufspaltung der Linien vor etwa 1,3 Millionen Jahren statt, könnten daran Populationen beteiligt gewesen sein, die über beide Kontinente verteilt lebten.

Immer mehr Belege sprechen dafür, dass frühe Menschen mobil waren, kleine Gruppen bildeten und sich bei Begegnungen gelegentlich untereinander fortpflanzten. Neandertaler und Denisova-Menschen tauschten Gene mit modernen Menschen aus, und heutige Spuren von Denisova-DNA zeigen, dass die Longi-Klade in ganz Asien verbreitet war. Dieses Muster passt zu einem verzweigten Stammbaum mit gelegentlichen Verbindungen und nicht zu einer vollständigen Ablösung einer Gruppe durch eine andere. Eine Million Jahre ist eine lange Zeit, in der sich Linien begegnen und vermischen können.

Vorerst lässt sich Yunxian 2 am ehesten als Zeugnis einer frühen Phase einer bedeutenden asiatischen Abstammungslinie verstehen, die ein großes Gehirn und ein flacheres Gesicht aufwies und wahrscheinlich auch die Denisova-Menschen umfasst. Der Studie zufolge trennte sich diese Linie vor mehr als einer Million Jahren von der Linie, aus der moderne Menschen hervorgingen. Ob diese Aufspaltung in Afrika, Westasien oder in einer weitläufigen Region stattfand, müssen künftige Funde zeigen. Jeder neue Schädel oder Kiefer, der zuverlässig datiert und rekonstruiert werden kann, könnte das Bild erneut verändern.

Wichtige Punkte

• Eine virtuelle Rekonstruktion des Schädels von Yunxian 2 aus Zentralchina ordnet ihn nahe der Basis der Homo-longi-Klade ein, zu der wahrscheinlich auch die Denisova-Menschen gehören.
• Mit einem Alter von 940.000 bis 1,1 Millionen Jahren ist das Fossil einer der ältesten großen Schädel mit modern anmutendem Hirnschädel, die in Asien gefunden wurden.
• Eine neue Analyse von mehr als hundert Fossilien legt nahe, dass die Neandertaler vor etwa 1,38 Millionen Jahren abzweigten und sich die Longi- und die Sapiens-Linie vor etwa 1,32 Millionen Jahren trennten.
• Die Studie geht davon aus, dass die Denisova-Menschen näher mit Homo sapiens verwandt sind als mit den Neandertalern, was gängigen genetischen Modellen widerspricht.
• Asiatische Fossilien aus dem Mittelpleistozän wie Harbin, Dali und Jinniushan passen zur Longi-Klade und tragen dazu bei, langjährige Probleme bei der Einordnung zu lösen.
• Fachleute begrüßen die Rekonstruktion, weisen aber darauf hin, dass Datierungen so weit zurückliegender Aufspaltungen durch genetische oder Proteinbelege und weitere Fossilien bestätigt werden müssen.
• Die Ergebnisse ändern nichts daran, dass die ältesten anerkannten Homo-sapiens-Fossilien aus Afrika stammen. Sie verlegen jedoch die tiefere Aufspaltung der menschlichen Linien deutlich über eine Million Jahre zurück.
• Ein dritter, 2022 entdeckter Schädel aus Yunxian und weitere künftige Funde in Afrika und Asien könnten den vorgeschlagenen Stammbaum überprüfen und präzisieren.