Dieser Artikel gibt Einblick in eine hochinteressante anthropologische Arbeit, welche sich mit den außergewöhnlichen intellektuellen Kompetenzen des Menschen beschäftigt:

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Die Hypothese des teuren Gewebes

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Allem voran, das Problem:
Hirngewebe ist metabolisch sehr teuer und Anthropologen spekulieren schon lange über die beispiellos schnelle Entwicklung sowie über die auffallende relative Größe unserer menschlichen Hirne.
Innerhalb von etwa 2 Millionen Jahren hat es sich von der Größe eines Softballs auf die heutige Größe hin entwickelt. Im Bezug zu unserer Körpermasse haben wir die größten Gehirne!

Darum stellt sich die Frage, wie sich das unser Organismus leistet:

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Zum Thema der Zerebralisation gab es bereits eine ganze Reihe von umfassenden Arbeiten. Die meisten fokussierten jedoch die Wieso-Fragen:

Wieso weisen verschiedene Primatentaxa unterschiedliche relative Hirngrößen auf?

Wieso hat sich das menschliche Gehirn so schnell entwickelt?

Hypothesen, die darauf abzielen diese Fragen zu beantworten, bauen zumeist auf sozio-ökologischen Argumenten auf, aber keine von ihnen beantwortet die ausstehende Wie-Frage.

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Basaler Stoffumsatz und Kleibers' Gesetz

Wie bereits eingangs erwähnt, ist Hirngewebe metabolisch vergleichsweise sehr teuer. Dies bedeutet, dass es viel Energie verbraucht und daher viel Wärme abgibt. Die Stoffwechselrate des Hirngewebes ist neun Mal so hoch wie die durchschnittliche des übrigen Körpers. Die folgende Tabelle zeigt die Stoffwechselraten verschiedener Organe und ihren Anteil an der Masse eines mittleren, menschlichen Körpers.

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^{Daten von Ref. [1] entnommen}

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All dies lässt direkt einmal vermuten, dass ein Organismus mit einem ausgeprägtem Gehirn einfach einen höheren Grundumsatz haben muss, um den erhöhten Energiebedarf abdecken zu können. Aber so einfach ist das nicht. Es müssen grundlegende Einschränkungen berücksichtigt werden:

Bereits im Jahre 1932 wurde von Max Kleiber gezeigt, dass die Stoffwechsel-rate R für alle Oranismen proportional zur 3/4-Potenz der Masse M eines Organismus ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass all unsere Organe mit ihren ablaufenden, physilogischen Prozessen Wärme produzieren, welche - um eine Hyperthermie zu vemeiden - abgeführt werden muss. Die Wärmeabfuhr eines Organismus ist proportional zu seiner Oberfläche. Daher lässt sich die angeführte Stoffwechselrate R nicht nur mit der Masse von Organismen sondern auch mit deren Oberfläche O sehr gut korrelieren.

Aufgrund der allgemeinen, physikalisch-geometrischen Prinzipien, welche Kleibers' Gesetz zu Grunde liegen, zeigt es eine beeindruckende Universalität. Die folgende Grafik untermauert das sehr deutlich:

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^{Daten aus Ref. [1] entommen}

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Mit Hilfe des Gesetzes von Kleiber wird schnell klar, dass wir Menschen nicht bloß einen stark erhöhten Stoffumsatz haben und uns damit unsere 'teuren' Hirne ermöglichen. (Erläuterung: Jede Tierart mit ungefähr der gleichen Masse wie ein Mensch, hat auch ungefähr die selbe Stoffwechsel-rate, aber keines davon hat so ein ausgeprägtes Gehin.) Daher stellt sich nun endgültig die Frage nach dem Wie, welche von folgender Hyptothese recht erstaunlich beantwortet wird:

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Die Hypothese des teuren Gewebes

An dieser Stelle sollten wir uns noch einmal an die anfangs gezeigte Tabelle erinnern: Dort wurde festgehalten, dass die teuersten Organe in Bezug auf ihre relative Stoffwechselrate das Gehirn, der Magen-Darm-Trakt, die Leber, die Nieren und das Herz sind. Um sich im Vergleich zu unseren humanoiden Verwandten - oder anderen Tieren im Allgemeinen - ein ausgeprägteres Gehirn leisten zu können, müssen wir Menschen daher in einem oder allen anderen der 'teueren Gewebe' Einsparungen getroffen haben. Um dies zu klären, führten Leslie C. Aiello und Peter Wheeler umfangreiche Untersuchungen durch, die folgendes Bild enthüllten:

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Die erwarteten Werte beruhen auf Ableitungen von den metabolischen Stoffumsatzraten unserer nächsten Verwandten.
^{Daten aus Ref. [1] entnommen}

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Ihre Forschung zeigte deutlich, dass die ausgeprägte Hirngröße durch einen signifikant reduzierten GI-Trakt kompensiert wird. Es stellte sich heraus, dass der GI-Trakt eines 65 kg schweren Menschen nur etwas mehr als die Hälfte des GI-Trakts eines Primaten ähnlicher Größe ausmacht!

Damit hat man nun einen Ansatz, um eine mögliche rationale Erklärungen für die beispiellose Zerebralisation des Menschen zu finden: Gemäß dem Vorschlag von Aiello und Wheeler war es eine erhöhte Diätqualität, die es ermöglichte, trotz eines kleineren Verdauungstraktes die notwendigen Nährstoffe aufnehmen. Und wie haben es unsere Vorfahren, die frühen Hominiden, geschafft die Qualität ihrer Ernährung im Vergleich zu unseren Verwandten, den Primaten, so drastisch zu erhöhen?

Um den Darm kleiner werden lassen zu können, brauchen wir Nahrung, die leichter verdaulich ist und viele Nährstoffe liefert, welche tierische Organismen benötigen, um ihre Körper zu erhalten. Vorzugsweise in einer Form, in der sie leicht aufgenommen werden können. Zum Beispiel hängt die essentielle Eisenaufnahme sehr stark von dessen Oxidationsstufe ab:

A) Tierische Quellen geben Eisen 2+, welches leicht aufgenommen wird.

B) Pflanzenquellen liefern primär Eisen 3+. (schlechtere Resorption)

Die Tatsache, dass unsere Vorfahren anfingen, mehr und mehr Fleisch zu essen und sogar begannen, es über Feuer zu kochen (und dadurch einen energetisch sehr kostspieligen ersten Abbauprozess auslagerten) erlaubte ihnen, sich in unsere Richtung zu entwickeln. Eine Kohlenstoff-13 Isoptopen-Analyse beginnend mit Australopithecus africanus bis hin zu den Homo Spezies bestätigte den steigenden Verzehr von Fleisch.

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Zusammenfassung

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Unter Verwendung der hier kurz zusammengefassten Hypothese des teuren Gewebes und der grundlegenden Prinzipien der Evolutionstheorie, kommen wir nicht zu dem Schluss, dass wir Menschen uns zu Fleisch-fressern entwickelt haben, sondern vielmehr trifft die Aussage zu, dass wir uns entwickelt haben, weil wir angefangen haben Fleisch zu essen.

Genauer gesagt lief die Entwicklung vom Herbivoren zum Omnivoren.

Wie schon das Wort 'Hypothese' andeutet, ist die präsentierte Theorie nicht zwingend in allen Aspekten zutreffend. Es wurde viel geforscht, und dabei sehr eindrucksvolle, nicht zu leugnende Resultate gefunden, aber letztlich müssen Wissenschaftler, die an historischen Warum- und Wie-Fragen der Biologie arbeiten immer Hypothesen aufstellen, die sowohl bestmöglichst den bekannten Fakten entsprechen und im Sinne der kontinuierlichen Verbesserung trotzdem weiterhin immer in Frage gestellt werden müssen.

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Disclaimer

Dieser Artikel soll keinesfalls eine vegetarische Mentalität angreifen und bedeutet auch nicht, dass Menschen eine minimale Fleischaufnahme oder Ähnliches benötigen. Unsere Körper sind unbestreitbar in der Lage, tierische Produkte zu verarbeiten. In manchen Belangen sogar besser, als die pflanzlichen Alternativen. Die Tatsache, dass unser Verdauungssystem in der Lage ist, tierische Produkte zu verarbeiten und dass ein Organismus aufgrund des evolutionären Drucks immer unnötige Fähigkeiten verliert, sollte für sich selbst sprechen: Wir sind als Omnivoren gebaut. - Aber ein Individuum muss nicht zwingend danach leben.

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Wenn ihr noch mehr über dieses Thema lernen wollt, gibt es für euch eine gigantische Vielfalt an weiteren Forschungsergebnissen, Hypothesen und Rationalisierungen die man bezüglich der Enzephalisierung von Menschen so finden kann. Als schnellen Einstieg empfehle ich meine unten angeführten Referenzen.

Und wie immer gilt: Jede Frage bitte einfach in die Kommentare scheiben. Ich werde wie üblich versuchen, jedem zu antworten!

Ich hoffe, dieser Artikel hat euch gefallen!

Euer,
moutain.phil28

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Referenzen:

1. Leslie C. Aiello and Peter Wheeler: The Expensive-Tissue Hypothesis,
   Current Anthropology Vol. 36, No. 2 (Apr., 1995), pp. 199-221
2. Ein Universe Review Artikel über Das Gesetz von Kleiber
3. Ein Signs of the Times - Artikel

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^{Nachwort: Dies ist eine Übersetzung einer meiner #steemstem Artikel für die wachsende #de-stem Gemeinschaft. Ich hoffe, er trifft auch hier auf Freude und Interesse!}