Mysteriöser Fund: Waren alle Homo-naledi-Fossilien in der Höhle weiblich?

Wie gelangten die Knochen von mindestens 20 Menschenverwandten tief in ein schwer zugängliches Höhlensystem in Südafrika? Seit ihrer Entdeckung im Jahr 2013 geben die Fossilien von Homo naledi Rätsel auf. Raubtiere, Sturzfluten oder eine natürliche Falle wurden als Erklärungen diskutiert. Keine davon konnte bislang überzeugen.

Nun kommt ein weiteres ungewöhnliches Detail hinzu. In 23 untersuchten Zähnen fand ein internationales Forschungsteam keinen verlässlichen Hinweis auf ein männliches Individuum. Die Homo-naledi-Fossilien könnten demnach ausschließlich von Frauen und Mädchen stammen. Sicher ist das noch nicht. Eine seltene genetische Besonderheit könnte das Ergebnis ebenfalls erklären.

Proteine machen das Höhlenrätsel noch größer

Die untersuchten Zähne gehören zu mindestens 20 Individuen. Sie stammen aus vier Bereichen des Rising-Star-Höhlensystems: der Dinaledi-Kammer, der Lesedi-Kammer, dem Hill Antechamber und dem Fundort U.W. 110. Zwischen einzelnen Fundstellen liegen bis zu 145 Meter. Die Überreste gelangten offenbar auch nicht alle zur gleichen Zeit dorthin.

Ein internationales Forschungsteam untersuchte deshalb erstmals alte Proteine aus Fossilien von Homo naledi. Beteiligt waren unter anderem Forscher des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig, der Universität Kopenhagen und des südafrikanischen Rising-Star-Projekts. Der Paläoanthropologe Lee Berger leitete das Projekt, das Homo naledi nach den Funden im Höhlensystem weltweit bekannt machte.  Die Ergebnisse erschienen im Fachjournal Cell.

Zahnschmelz bewahrt Spuren über Jahrtausende

Im Zahnschmelz können Proteine sehr lange erhalten bleiben. Die feste mineralische Schicht schützt sie vor Feuchtigkeit, Mikroorganismen und anderen Umwelteinflüssen. Selbst wenn keine auswertbare DNA mehr vorhanden ist, lassen sich darin noch biologische Informationen finden.

Die Wissenschaftler lösten winzige Proteinbruchstücke mit einer milden Säure von der Zahnoberfläche. Dafür mussten sie die Fossilien nicht aufbohren oder größere Stücke herausschneiden. Die Methode hinterließ kaum sichtbare Spuren. Anschließend bestimmten sie die Eiweißfragmente mit einem Massenspektrometer.

Ein männlicher Marker fehlt in allen Proben

Entscheidend war das Protein Amelogenin. Es kommt in zwei Varianten vor. Amelogenin X wird von einem Gen auf dem X-Chromosom gebildet und lässt sich bei beiden biologischen Geschlechtern finden. Amelogenin Y entsteht dagegen durch das AMELY-Gen auf dem Y-Chromosom. Es gilt deshalb als Kennzeichen männlicher Individuen.

In sämtlichen auswertbaren Proben fanden die Forscher Amelogenin X. Einen überzeugenden Nachweis von Amelogenin Y gab es dagegen bei keinem Zahn. Einzelne Messsignale, die zunächst zu AMELY zu passen schienen, hielten einer genaueren Prüfung nicht stand. Teilweise fehlten wichtige Abschnitte der Proteinsequenz. Andere Spuren ließen sich ebenso Bakterien zuordnen.

19 Homo-naledi-Individuen gelten als wahrscheinlich weiblich

Für 19 der 20 ausgewerteten Individuen lag die berechnete Wahrscheinlichkeit einer weiblichen Zuordnung über 95 Prozent. Beim verbleibenden Individuum passte das Proteinprofil ebenfalls eher zu einem weiblichen Individuum. Die statistische Sicherheit fiel dort jedoch geringer aus.

Zwei weitere Zähne lieferten zu wenig Proteinmaterial für eine vollständige Bewertung. Deshalb untersuchte das Team zwar insgesamt 23 Zähne, bezog aber nur 20 Individuen in die abschließende Geschlechtszuordnung ein. Die Aussage lautet damit nicht, dass zweifelsfrei alle Homo-naledi-Fossilien weiblich waren. Belegt ist zunächst nur, dass in keiner verlässlich auswertbaren Probe ein männlicher Proteinmarker auftauchte.

Messfehler erklären den Befund kaum

Die fehlenden AMELY-Spuren lagen nach Einschätzung der Wissenschaftler nicht an einer zu schwachen Messung. Die vorhandenen AMELX-Signale waren stark genug. Wäre Amelogenin Y in einem üblichen Verhältnis vorhanden gewesen, hätte das Labor es voraussichtlich erkannt.

Dass die Methode grundsätzlich funktioniert, belegen frühere Analysen. Männliche Marker ließen sich bereits in deutlich älteren Fossilien aus Südafrika nachweisen. Dazu gehörten Zähne von Paranthropus robustus und Australopithecus africanus. Einige dieser Fossilien sind bis zu zwei Millionen Jahre alt.

Selbst der kräftige „Neo“ liefert keinen Männerhinweis

Besonders überraschend fiel das Ergebnis beim Skelett LES1 aus der Lesedi-Kammer aus. Es trägt den Spitznamen „Neo“ und galt bisher als wahrscheinlicher Mann. Dafür sprachen sein kräftiger Körperbau, sein vergleichsweise großer Schädel und weitere anatomische Merkmale.

Doch auch im untersuchten Zahn von „Neo“ fehlte Amelogenin Y. Das könnte bedeuten, dass die bisherigen Maßstäbe für die Geschlechtsbestimmung bei Homo naledi nicht zuverlässig sind. Ein kräftiger Knochenbau muss bei dieser Art nicht zwingend auf ein männliches Individuum hinweisen.

Homo-naledi-Frauen könnten die geringe Vielfalt erklären

Die bekannten erwachsenen Fossilien ähneln sich auffallend stark. Größe, Körperbau, Gesicht und Zähne unterscheiden sich nur wenig. Schon frühere Untersuchungen hatten deshalb vermutet, dass die Fundgruppe überwiegend aus einem Geschlecht bestehen könnte.

„Unsere Studie bringt uns der Lösung des Rätsels, warum Homo naledi so wenig Variation aufwies, einen Schritt näher“, sagt Erstautorin Palesa Madupe vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie. „Möglicherweise haben sie alle zu einem Geschlecht gehört.“

Auch in den rekonstruierten Proteinabschnitten fand das Team keine Unterschiede zwischen den 20 Individuen. Bei zufällig ausgewählten heutigen Menschen wäre eine solche Einheitlichkeit sehr selten. Möglich wären eine kleine, isolierte Gruppe, enge Verwandtschaft oder eine geringe genetische Vielfalt. Gegen eine einzelne Familie spricht jedoch die weite Verteilung der Fossilien innerhalb der Höhle.

Zufall wäre extrem unwahrscheinlich

Bei einem ausgeglichenen Verhältnis von Männern und Frauen wäre eine rein weibliche Gruppe von 20 Individuen kaum durch Zufall zu erwarten. Die Wahrscheinlichkeit dafür liegt laut Studie bei 0,0000954 Prozent. Das entspricht ungefähr einem Fall unter mehr als einer Million.

Eine gezielte Auswahl bestimmter Toter wäre daher denkbar. Vielleicht gelangten nur Frauen und Kinder in bestimmte Bereiche der Höhle. Unter den untersuchten Individuen befinden sich ein Baby und mehrere Kinder. Eine soziale Gruppe mit besonders vielen weiblichen Mitgliedern wäre ebenfalls möglich. Bei bekannten Primatenarten erklärt eine solche Gruppenstruktur allerdings nicht die starke Verteilung bei den jungen Individuen.

Eine Bestattung ist damit nicht bewiesen

Sollten die Fossilien tatsächlich ausschließlich weiblich sein, könnte das die Debatte über den Umgang von Homo naledi mit seinen Toten neu beleben. Eine bewusste Ablage nach Geschlecht wäre mit sozialen Regeln oder Bestattungspraktiken vereinbar. Direkte Belege dafür liefert die Proteinanalyse jedoch nicht.

Die These einer Begräbnisstätte ist seit Jahren umstritten. An den Knochen fehlen typische Bissspuren von Raubtieren. Auch ein Transport durch Wasser passt schlecht zu ihrer Lage und zu den Sedimenten. Daraus folgt aber nicht automatisch, dass Homo naledi seine Toten absichtlich in die Kammern brachte.

Ein verlorenes Gen könnte Männer unsichtbar machen

Eine zweite Erklärung betrifft das AMELY-Gen selbst. Männlichen Homo naledi könnte dieses Gen gefehlt haben. Dann hätten sie kein Amelogenin Y gebildet und wären mit der verwendeten Methode nicht von weiblichen Individuen zu unterscheiden gewesen.

Solche Genverluste sind grundsätzlich bekannt. Sie kommen selten bei heutigen Menschen vor. Auch bei einem männlichen Neandertaler wurde eine entsprechende Veränderung gefunden. Das Team hält eine systematische AMELY-Deletion bei Homo naledi für möglich, aber weniger wahrscheinlich als eine überwiegend weibliche Fundgruppe.

„Wenn die Homo naledi im Rising-Star-Höhlensystem alle weiblich sind, wo sind dann die männlichen Individuen?“, fragt Enrico Cappellini von der Universität Kopenhagen. Neue Analyseverfahren müssten nun klären, ob sich das biologische Geschlecht auch anhand anderer Proteine bestimmen lässt.

Seltene Fossilien lassen sich vorsichtiger untersuchen

Die Säureätzung lieferte ähnlich viele verwertbare Proteinspuren wie das Herausschneiden größerer Zahnschmelzstücke. Teilweise fanden die Forscher mit der schonenden Methode sogar mehr Proteinfragmente. Die Säure blieb dabei nur zehn bis 15 Minuten mit der Zahnoberfläche in Kontakt.

Damit könnten künftig auch besonders wertvolle Fossilien untersucht werden, die bisher nicht für zerstörende Probenahmen infrage kamen. Knochen und Zahnbein könnten zwar mehr genetische Informationen liefern. Ihre Untersuchung würde die seltenen Überreste jedoch stärker beschädigen.

Die bisherigen Ergebnisse gelten zudem nur für Fossilien mit erhaltenen und geeigneten Zähnen. Individuen ohne untersuchbaren Zahnschmelz blieben außen vor. Männliche Homo naledi könnten sich deshalb weiterhin unter den übrigen Knochenfunden befinden.

Kurz zusammengefasst:

• Forscher untersuchten 23 Zähne von mindestens 20 Homo-naledi-Individuen und fanden keinen verlässlichen männlichen Proteinmarker.
• 19 Individuen ließen sich mit mehr als 95 Prozent Wahrscheinlichkeit als weiblich einordnen; möglich bleibt aber ein fehlendes oder verändertes AMELY-Gen.
• Der Befund könnte erklären, warum sich die Fossilien so stark ähneln, beweist jedoch weder eine reine Frauengruppe noch gezielte Bestattungen.

Übrigens: Auch eine Höhle in den Pyrenäen gibt Forschern Rätsel auf, denn dort fanden sie neben Spuren früher Kupferverarbeitung auch Kinderknochen und ungewöhnlichen Schmuck. Welche Rolle der abgelegene Ort vor rund 5500 Jahren spielte, mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © John Hawks, Marina Elliott, Peter Schmid et al. via Wikimedia unter CC BY-SA 4.0