Kurzes Quiz: Wenn eine 2 Meter lange Garnele Sie um einen Handschlag bittet, welche Hand sollten Sie ihr reichen?

Etwa 90 % der Menschen sind Rechtshänder und nur 10 % Linkshänder. Unabhängig davon, um welche Hand es sich handelt, neigen wir dazu, bei Aktivitäten bevorzugt eine Hand zu verwenden, ein Verhalten, das wir „Händigkeit“ nennen.

Früher glaubten Forscher, dass es sich hierbei um eine einzigartige menschliche Eigenschaft handele, doch immer mehr Beobachtungen und Studien haben ergeben, dass auch viele Wirbeltiere über ähnliche Merkmale verfügen.

Obwohl viele Wirbeltiere keine „Hände“ haben, bevorzugen sie die Verwendung einer Flosse, Klaue, eines oberen Gliedmaßes oder Fußes. Etwa zwei Drittel der über 100 untersuchten Wirbeltierarten weisen eine Händigkeit auf und zeigen eine Gruppenpräferenz.

Im Jahr 2012 untersuchten Forscher die Händigkeit von 777 Menschenaffen, darunter Schimpansen, Bonobos, Gorillas und Orang-Utans, auf beidhändige Koordination. Sie stellten fest, dass bei Schimpansen, Bonobos und Gorillas auf Populationsebene Rechtshändigkeit vorkam, bei Orang-Utans jedoch Linkshändigkeit .

Ein Orang-Utan benutzt seine linke Hand, um Äste zum Fressen zu manipulieren. Bildquelle: Wikipedia – William H. Calvin

Bei Studien mit anderen Nichtprimaten haben Wissenschaftler außerdem festgestellt, dass Beuteltiere wie das Östliche Grauhörnchen und das Rote Riesenkänguru Linkshändigkeit aufweisen.

Wilde Rotnackenwallabys fressen zweibeinig. Bildquelle: Referenz [1]

Noch überraschender ist natürlich, dass bereits 500 Millionen Jahre alte Lebewesen eine „dominante Hand“ besaßen.

Bei der Untersuchung kambrischer Trilobitenfossilien stellten Paläontologen fest, dass zwei Drittel der Trilobiten auf der rechten Rückenseite Bissspuren von Angriffen durch Raubtiere aufwiesen, während die übrigen Wunden auf der linken oder beiden Seiten aufwiesen.

Sie spekulieren, dass dies durch den Anomalocaris, den „Ozeanherrscher“ des Kambriums, verursacht wurde. Anomalocaris, der eine Länge von über zwei Metern erreichen konnte, jagte mit seinen stacheligen und dicken Vorderbeinen Trilobiten. Durch die Rekonstruktion und Analyse von Fossilien wurde festgestellt, dass Anomalocaris sein linkes Bein zum Fixieren von Trilobiten und sein rechtes Bein und Maul zum Zerreißen der Trilobiten verwendete. Dies könnte das früheste Beispiel für „Händigkeit“ sein.

Rekonstruktion der kanadischen Garnele, Quelle: Wikipedia

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Händigkeit und Lateralisierung des Gehirns

Wir wissen, dass die Handlungen von Tieren durch das Gehirn bzw. Nervensystem gesteuert werden. Daher gibt es eine Theorie, wonach die Händigkeit mit der Arbeitsteilung zwischen der linken und rechten Gehirnhälfte zusammenhängt.

Die Funktionsdifferenzierung zwischen der linken und rechten Gehirnhälfte nennen wir zerebrale Lateralisation. Aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzung neuronaler Netzwerke verfügt jede Hemisphäre über unterschiedliche Strukturen und spezielle Funktionen.

Nehmen wir den Menschen als Beispiel: Die linke Hemisphäre des menschlichen Gehirns ist für das Verstehen und Analysieren syntaktischer und sprachlicher Informationen verantwortlich; Die rechte Hemisphäre ist für die Erkennung von Intonation, nonverbalen Signalen und Pragmatik zuständig.

Die Lateralisierung des Gehirns ist kein neues evolutionäres Merkmal. Sie lässt sich bis vor etwa 500 Millionen Jahren zurückverfolgen und begleitet die Evolutionsgeschichte der Tiere.

Die Studie legt nahe, dass die Lateralisierung des Gehirns bei Tieren nicht auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückzuführen ist, sondern sich parallel dazu entwickelt hat. Die folgende Abbildung zeigt den evolutionären Prozess der Lateralisierung des Gehirns.

Die Evolution der Lateralisierung des Gehirns. Bildquelle: physiology.org

Durch Beobachtung und Forschung an einer Vielzahl von Organismen haben Menschen herausgefunden, dass neben Menschen und Orang-Utans auch viele andere Organismen über Lateralisation verfügen, wie zum Beispiel:

Honigbienen bevorzugen bei der sozialen Kommunikation den Einsatz ihrer rechten Fühler, was die Asymmetrie des Geruchs widerspiegelt. Amphioxus hat ein asymmetrisches Maul;

Asymmetrie in der Kampfreaktion beim Zebrafisch;

Vorliebe für die rechte Pfote bei Kröten;

Händigkeit von Rotnackenwallabys;

Rechtshändigkeit bei asiatischen Elefanten und Schimpansen bei der Nahrungsröhrenaufgabe;

Tauben können ihre Nahrungssuche durch seitliches Sehen steuern.

Asymmetrische Gesangskontrolle von Kanarienvögeln;

Der Gelbhaubenkakadu bevorzugt es, den linken Fuß zum Greifen zu verwenden.

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Evolutionäre Vorteile der Gehirnlateralisierung

Die Lateralisierung des Gehirns ist bei Tieren in verschiedenen Ökosystemen weit verbreitet, da sie den Tieren hilft, sich an ihre Umgebung anzupassen.

Studien haben ergeben, dass eine Asymmetrie der linken und rechten Gehirnhälfte das Erreichen von Zielen erleichtert. Beispielsweise können Schimpansen mit ausgeprägter Rechtshändigkeit mehr Termiten fangen. Menschen mit einer offensichtlichen Sprachlateralisierung im Gehirn erzielen beim Lesen und Sprachenlernen bessere Ergebnisse. Die Lateralisierung des Gehirns bei Haushühnern steht im Zusammenhang mit der ausgeprägten Fähigkeit, zwei Aufgaben gleichzeitig zu erledigen. Küken müssen Partikel zwischen Kieselsteinen finden und gleichzeitig auf der Hut vor Raubvögeln sein. Lateralisierte Vögel waren dazu sehr gut in der Lage, während nicht-lateralisierte Vögel scheiterten.

Die Lateralisierung des Gehirns bei Hühnern ist mit der ausgeprägten Fähigkeit verbunden, zwei Aufgaben gleichzeitig auszuführen. Bildquelle: Referenz [3]

Durch die Lateralisierung des Gehirns kann die Überlebenschancen von Tieren verbessert werden. Derzeit werden drei Mechanismen in Betracht gezogen:

1. Wenn ein Tier hauptsächlich eine Seite seiner Gliedmaßen oder eine Seite seines Sinnessystems zur Interaktion mit seiner Umgebung nutzt, erfährt die entsprechende Gehirnhälfte, die diese Seite bevorzugt, ein spezialisierteres Wahrnehmungs- oder motorisches Lernen. Dadurch nehmen die sensorische Unterscheidungsfähigkeit und die motorische Leistungsfähigkeit einseitig zu;

2. Durch verstärktes Training einer Seite des sensorischen oder motorischen Systems verkürzt sich die neuronale Reaktionszeit. Wenn ein Tier schnell auf einen Raubfisch oder Nahrung reagieren muss, kann eine kürzere Reaktionszeit ihm beim Überleben helfen und ihm einen Überlebensvorteil verschaffen.

3. Die Lateralisierung des Gehirns kann die Informationsverarbeitung effizienter machen. Wenn zwei komplementäre Informationen gleichzeitig in beiden Hemisphären verarbeitet werden, verringert sich die kognitive Redundanz. Beispielsweise ermöglicht das oben erwähnte Lateralisierungsphänomen von Haushühnern den Küken, effizienter zu fressen und die äußere Umgebung zu überwachen. Küken mit schlechter Lateralisierung können Raubtiere entweder nicht erkennen oder neigen dazu, Kies mit Getreide zu verwechseln.

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Warum tun die meisten Menschen

Rechtshänder statt Linkshänder?

Die oben genannten evolutionären Vorteile der Gehirnlateralisierung können nicht erklären, warum die Lateralisierung bei den meisten Menschen in die gleiche Richtung geneigt ist und nicht bei Links- und Rechtshändern jeweils 50 % davon ausmachen. Immer mehr Studien zeigen, dass dies das Ergebnis der kombinierten Auswirkungen von Genen, Umwelt und Epigenetik ist.

1. Gene

Bei Studien an Zebrafischen und anderen Tieren haben Menschen Gene gefunden, die die Entwicklung der Lateralisierung des Gehirns regulieren. Daher sind Wissenschaftler sehr daran interessiert, Gene zu finden, die die dominante Hand des Menschen steuern.

In früheren Studien ging man davon aus, dass die Händigkeit des Menschen durch die Vererbung einzelner Gene gesteuert wird. Neuere Untersuchungen haben jedoch ergeben, dass an der Rechtshändigkeit mehrere Gene beteiligt sind, darunter PCSK6, LRRTM1 und das Mikrotubuli-verwandte Gen MAP2.

Die genetische Variation innerhalb dieser Gene kann jedoch das Auftreten und die Verteilung der Händigkeit in der Bevölkerung nicht vollständig erklären und weist nur eine schwache Korrelation auf.

Eine Zwillingsstudie zeigte, dass genetische Effekte nur 25 % der Unterschiede in der Händigkeit zwischen Zwillingen erklären konnten, während die restlichen 75 % durch andere Faktoren erklärt werden mussten.

Händigkeit weist komplexe Vererbungsmuster auf. Wenn beispielsweise beide Eltern eines Kindes Linkshänder sind, beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass das Kind auch Linkshänder wird, 26 %. Eine große Studie mit Zwillingen aus 25.732 Familien zeigte, dass die Erblichkeit der Händigkeit bei etwa 24 % liegt.

Eine neue Analyse von mehr als einer halben Million Menschen untersuchte die Beziehung zwischen Händigkeit und Faktoren im frühen Leben sowie dem Genotyp. Die Analyse ergab, dass die Erblichkeit der Linkshändigkeit sehr gering ist (4,35 %). Geburtsgewicht, Geburtsort, Organisation der sexuellen Aktivität oder das Stillen können die Händigkeit beeinflussen.

2. Umwelt - soziale Kultur, Werkzeuge

Studien haben gezeigt, dass bei primitiven Menschen Rechts- und Linkshänder schon seit langer Zeit nebeneinander existierten.

Die ältesten unbestrittenen Beweise stammen von Neandertalfossilien aus dem mittleren und frühen Jungpleistozän. Durch die Untersuchung der Markierungen auf ihren Schneidezahnfossilien fanden die Forscher heraus, dass sie ihre rechte oder linke Hand zum Bedienen scharfer Werkzeuge verwendeten und dass sie beim Schneiden von Fleisch das Fleisch zwischen ihren Schneidezähnen und der anderen Hand einklemmten.

Auch Links- und Rechtshändigkeit kommen nebeneinander vor, wie Untersuchungen von Steinartefakten, Bohrdrehungen in Holz und Abnutzungsspuren auf Löffeln belegen. Auch das Verhältnis von Rechtshändern (93 %) zu Linkshändern (7 %) liegt nahe an dem des modernen Menschen .

Das Unterkieferfossil eines Neandertalers und die Kratzer an den Vorderzähnen des Unterkiefers weisen deutliche, nach rechts geneigte Kratzer auf. Bildquelle: Referenz [5]

Handabdrücke von Menschen aus der späten Altsteinzeit bestätigen, dass die Mehrheit der Menschen Rechtshänder ist.

Um ihre eigenen Handabdrücke auf die Felsen in den Höhlen Westeuropas zu zeichnen, hielten die Menschen eine mit Farbe gefüllte Tube in einer Hand und bliesen die Farbe auf ihre andere Hand, um ihre eigenen Handabdrücke zu zeichnen. Wenn eine Person Rechtshänder ist, hält sie die Tube mit der rechten Hand und bläst Farbe in ihre linke Hand, sodass der gezeichnete Handabdruck der ihrer linken Hand ist. Wenn er Linkshänder ist, ist es umgekehrt.

Das Bild links zeigt den rechten Handabdruck eines primitiven Menschen, und das Bild rechts zeigt den gesprühten linken Handabdruck eines modernen Menschen. Bildquelle: Referenz [4]

Durch das Zählen der Handabdrücke fanden die Forscher heraus, dass der Anteil der Rechtshänder zu dieser Zeit bei etwa 77 % lag, was dem heutigen Anteil von 77,1 % Rechtshändern in Frankreich entspricht. Der genaue Zeitpunkt, wann sich die Menschheit mehrheitlich zu Rechtshändern entwickelte, ist jedoch nicht klar.

In der menschlichen Kultur gibt es Vorurteile gegenüber Linkshändern. Viele Tools und Programme sind für die Verwendung durch Rechtshänder konzipiert, oft ohne die Schwierigkeiten zu berücksichtigen, die Linkshänder mit sich bringen. In vielen Familienerziehungssituationen zwingen Eltern linkshändige Kinder, ihre rechte Hand zum Essen oder Schreiben zu benutzen.

In den Schulen des 20. Jahrhunderts zwangen Lehrer linkshändige Schüler, ihre rechte Hand zu benutzen. In manchen Ländern gilt es als unhöflich und unverschämt, die linke Hand zum Essen, Schreiben oder zur Kommunikation zu verwenden. Kultur und Umwelt beeinflussen den Anteil der Linkshänder in der Bevölkerung bis zu einem gewissen Grad.

3. Epigenetik

Wir haben bereits erwähnt, dass Gene und Umwelt die Händigkeit beeinflussen können. Genetische Faktoren können die Vererbung der Händigkeit jedoch nicht vollständig erklären.

Und bei menschlichen Gruppen beeinflussen die soziale Kultur und die Umwelt die Entwicklungstendenz der menschlichen Händigkeit. Für den Einzelnen sind die Auswirkungen der Umwelt jedoch nicht signifikant. Beispielsweise hat die Händigkeit eines Adoptiv- oder Stiefelternteils nichts mit der Händigkeit des Kindes zu tun. Dann gibt es möglicherweise einen dritten Faktor, der die Händigkeit beeinflusst.

Wissenschaftler versuchen, dies durch epigenetische Effekte zu erklären. Epigenetische Mechanismen verändern die Genexpression, ohne die Nukleotidsequenz zu verändern, was zu phänotypischen Veränderungen führt. Da epigenetische DNA-Modifikationen an die nächste Generation weitergegeben werden können, können sie die Händigkeit prägen, ohne den Genotyp zu verändern.

In zwei Untersuchungen wurde die DNA-Methylierung, eine Form der epigenetischen DNA-Modifikation, an den Genen LRRTM1 und NEUROD6 untersucht. Dabei wurde ein Zusammenhang zwischen der Händigkeit und der Intensität der Methylierung an diesen beiden Genen festgestellt.

Darüber hinaus wurden in einer anatomischen Studie erhebliche Asymmetrien in den DNA-Methylierungsmustern im menschlichen embryonalen Rückenmark festgestellt, die möglicherweise mit der Entwicklung motorischer Asymmetrien ähnlich der Händigkeit in Zusammenhang stehen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Händigkeit mit der Lateralisierung des Gehirns zusammenhängt, die in der Evolution die Überlebenseffizienz von Menschen oder Tieren verbessert; Die Tatsache, dass die meisten Menschen Rechtshänder sind, ist das Ergebnis kombinierter Effekte von Genetik, Umwelt und Epigenetik.

Quellen:

[1] Giljov, Andrey; (2015). Parallele Entstehung der wahren Händigkeit in der Evolution von Beuteltieren und Plazentatieren. Aktuelle Biologie, 25(14), 1878–1884.

[2] Onur Güntürkün, Felix Ströckens und Sebastian Ocklenburg. (2020) SPÄTERES GEHIRN, VERGLEICHENDE PERSPEKTIVE. Physiologische Gesellschaft

[3] Rogers LJ, Zucca P, Vallortigara G. Vorteile eines lateralisierten Gehirns. Proc Biol Sci 271, Suppl 6: S420 –S422, 2004.

[4] Charlotte Faurie* und Michel Raymond. Händigkeitshäufigkeit über mehr als zehntausend Jahre. Proz. R. Soc. London. B (Suppl.) 271, S43–S45 (2004)

[5] Volpato, V., Macchiarelli, R., Guatelli-Steinberg, D., Fiore, I., Bondioli, L. & Frayer, DW (2012). Von der Hand in den Mund beim Neandertaler: Rechtshändigkeit bei Regourdou 1. PLoS ONE

[6] CARLES LALUEZA FOX; DAVID W. FRAYER (1997). Nicht-diätetische Markierungen im Vordergebiss der Krapina-Neandertaler. , 7(2), 133–149.

[7] Carter-Saltzman, L (1980). Biologische und soziokulturelle Auswirkungen auf die Händigkeit: Vergleich zwischen biologischen und Adoptivfamilien. Science, 209(4462), 1263–1265.

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Abbyscope-Ersteller

Hersteller: China Science Expo