Unsere Vorfahren lebten vor drei Millionen Jahren vegetarisch

Als unsere frühen Vorfahren anfingen Fleisch zu essen, markierte dies eine entscheidende Wende in der menschlichen Evolution. Diese proteinreiche Nahrung wird unter anderem mit der Zunahme des Gehirnvolumens und der Fähigkeit, Werkzeuge zu entwickeln, in Verbindung gebracht. Direkte Beweise, wann Fleisch auf dem Speiseplan der Vor- und Frühmenschen auftauchte und wie sich dessen Konsum entwickelte, fehlten bislang. Forschende des Max-Planck-Instituts für Chemie und der Witwatersrand-Universität in Südafrika zeigen nun jedoch, dass die Vormenschen der Gattung Australopithecus, die im südlichen Afrika vor ungefähr 3,7 bis 3,3 Millionen Jahren lebten, sich hauptsächlich von Pflanzen ernährt haben.

Das Team analysierte Zahnschmelzproben von sieben Vormenschen aus der Sterkfontein-Höhle, einer bedeutenden Fossilienfundstätte nahe Johannesburg. Diese Region in Südafrika gilt als "Wiege der Menschheit", da dort Überreste von einer sehr großen Zahl an Homininen gefunden wurden. Zur Familie der Hominini zählen der moderne Mensch sowie seine direkten Vorfahren und nahe Verwandte. Die Forschenden verglichen die Ergebnisse mit Zahnproben von zur selben Zeit und am selben Ort lebenden Tieren, darunter Affen, Antilopen und Fleischfresser wie Hyänen, Schakale sowie Großkatzen wie der Säbelzahnkatze.

"Zahnschmelz ist die härteste Substanz im Körper. Er konserviert oft einen isotopischen Fingerabdruck der Nahrung eines Tieres. Das Stickstoff-Isotopenverhältnis im organischen Anteil des Schmelzes kann Millionen von Jahren überdauern," erklärt Geochemikerin Tina Lüdecke die Basis eines neuen Nachweisverfahrens. Lüdecke leitet seit 2021 eine Emmy-Noether Nachwuchsgruppe am Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie und ist Gastwissenschaftlerin der Witwatersrand-Universität in Johannesburg. Sie reist regelmäßig nach Afrika, um Proben von fossilen Zähnen zu nehmen.

Bei der Verdauung von Nahrung entstehen im Körper Abbauprodukte. Durch die Ausscheidung dieser Stickstoffverbindungen zum Beispiel im Urin, Kot oder Schweiß steigt im Körper das Verhältnis von "schwerem" Stickstoff (15N) zu "leichtem" Stickstoff (14N) im Vergleich zu seiner Nahrung. So haben Pflanzenfresser ein höheres Stickstoffisotopenverhältnis als die konsumierten Pflanzen und Fleischfresser wiederum ein höheres als ihre Beutetiere. Je größer daher in organischem Material das Verhältnis der unterschiedlich schweren Isotope 15N zu 14N des Stickstoffs ist, desto höher ist die Position des Lebewesens in der Nahrungskette.

Die Ernährung von Tieren kann man zwar schon seit Jahrzenten anhand von Stickstoffisotopen in Haaren, Krallen, Knochen oder anderem organischen Material rekonstruieren. Allerdings lassen sich Stickstoffisotopenverhältnisse im Kollagen nur in gut erhalten Fossilien messen, die in der Regel aber nicht älter als einige zehntausend Jahre sind. Denn durch die Fossilisation verschwindet organisches Material und damit auch der Stickstoff. Die Mainzer Teams von Tina Lüdecke und ihrem Kollegen Alfredo Martínez-García haben jedoch ein Verfahren entwickelt, mit dem sie das Stickstoffisotopenverhältnis sogar in Millionen Jahre altem Zahnschmelz bestimmen können.

Das Forschungsteam stellte fest, dass die Stickstoffisotopenverhältnisse im Zahnschmelz von den sieben untersuchten Australopithecus Zähnen zwar variabel waren, jedoch durchgehend niedrig blieben – ähnlich zu den Werten von Pflanzenfressern und deutlich niedriger als die von Fleischfressern. Daraus schließen die Wissenschaftler, dass die Ernährung dieser Vormenschen zwar vielseitig, jedoch größtenteils – oder sogar ausschließlich – pflanzlich war. Australopithecus jagte demnach keine großen Säugetiere, wie es beispielsweise der Neandertaler einige Millionen Jahre später regelmäßig tat. Zwar können die Forscher den gelegentlichen Verzehr tierischer Eiweißquellen wie Eiern oder Termiten nicht vollständig ausschließen, die Belege deuten jedoch auf eine überwiegend vegetarische Ernährungsweise hin.

Die hochsensible Stickstoffisotopenbestimmung in kleinsten Mengen organischen Materials kann derzeit nur am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz und in den USA an der Princeton Universität durchgeführt werden. "Unsere neue Methodik hat das Potenzial, weitere zentrale Fragen der menschlichen Evolution zu beantworten," ist Alfredo Martínez-García zuversichtlich.

Für die Zukunft plant Lüdeckes Team, das Analyseverfahren weiterzuentwickeln und ihre Datensätze zu erweitern. Konkret will sie Proben von jüngeren und älteren Menschenarten aus der Wiege der Menschheit sowie von wichtigen Hominini-Fundstellen im östlichen Afrika oder Südostasien nehmen. Das Ziel: Herausfinden, wann Fleisch auf den Speiseplan unserer Vormenschen kam, wie sich dieser Verzehr entwickelte, und ob es dadurch tatsächlich einen evolutionären Vorteil gab.

Diese Studie wurde von der Max-Planck-Gesellschaft finanziert. Tina Lüdeckes Forschung wird unterstützt durch das Emmy Noether Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).