Das Essen, das Sie zu sich nehmen, wird zu Ihnen

Haben Sie schon einmal darüber nachgedacht, dass Ihre Zähne neben der Funktion, Ihnen beim Kauen Ihrer Nahrung zu helfen, noch viele weitere Geheimnisse bergen?

Sie erinnern sich vielleicht noch aus dem Chemieunterricht in der Schule oder am College, dass Elemente oft in verschiedenen Atomzuständen mit unterschiedlichen Massen vorkommen.

Ein klassisches Beispiel ist Kohlenstoff, der als Isotope mit den Massenzahlen 12, 13 und 14 vorkommt, dargestellt durch 12C, 13C bzw. 14C und ausgesprochen als „Kohlenstoff 12“, „Kohlenstoff 13“ und „Kohlenstoff 14“.

In der natürlichen Umgebung sind die ersten beiden Isotope stabil, während Kohlenstoff 14 ein radioaktives Isotop ist, das nach dem Tod eines Organismus seine Atomstruktur mit einer konstanten Rate ändert. Dieser Prozess des radioaktiven Zerfalls bildet die Grundlage für die Kohlenstoff-14-Datierung. Dabei gilt: Je weniger Kohlenstoff-14 übrig bleibt, desto älter ist das Objekt.

Um bestimmte Nahrungssignale zu interpretieren, müssen wir verstehen, dass der Kohlenstoff-13-Gehalt in Pflanzen je nach Photosyntheseprozess variiert.

Photosynthese von Pflanzen, Bildquelle: Pexels

Bestimmte tropische und subtropische Pflanzen, darunter viele Gräser, Papyrus und Mais, gewinnen Kohlenstoff aus der Luft, um über einen wassersparenden Mechanismus namens C4-Stoffwechselweg Energie zu erzeugen.

Pflanzen in gemäßigten oder kalten Klimazonen nutzen einen anderen Energieerzeugungsmechanismus, den sogenannten C3-Stoffwechselweg. C3-Pflanzen sind zahlreicher und machen den Großteil der Pflanzen weltweit aus. Obwohl ihr Photosyntheseprozess in den Tropen weniger effizient ist, sind sie dort in gewissem Umfang noch zu finden.

Der entscheidende Punkt hierbei ist, dass der Kohlenstoff-13-Gehalt in C4-Pflanzen viel höher ist als der in C3-Pflanzen. Dieser Unterschied spiegelt sich auch im Körper von Insekten und Tieren wider, die sich von diesen Pflanzen ernähren, sogar bei Tieren am oberen Ende der Nahrungskette.

Wenn sich ein Tier, wie etwa eine Antilope, ausschließlich von C4-Pflanzen ernährt, haben seine Zähne und Knochen einen höheren C13-Gehalt als die eines Tieres, das C3-Sträucher und -Bäume frisst, wie etwa eine Giraffe.

Auch die Urmenschen waren Teil dieses Nahrungsnetzes, aber wir wissen immer noch nicht genau, wann unsere Vorfahren die Spitze der Pyramide erreichten und zu den größten Fleischessern wurden. Mithilfe von Isotopen aus Zähnen können Wissenschaftler den Zeitpunkt dieses Übergangs bestimmen.

Paläoanthropologen haben in den letzten Jahrzehnten die Kohlenstoffisotopenwerte der Zähne afrikanischer Hominiden sorgfältig gemessen und festgestellt, dass die menschliche Ernährung über Millionen von Jahren überraschende Unterschiede aufwies.

Die älteste bisher datierte Art ist Ardipithecus ramidus, der eine von Kohlenstoff-3-Pflanzen dominierte Kohlenstoff-13-Signatur aufweist und den heute lebenden Schimpansen näher steht als den späteren primitiven Menschen.

Ähnliche Ergebnisse wurden bei zwei Individuen des Australopithecus sediba gefunden, obwohl sie mehr als zwei Millionen Jahre und Tausende von Kilometern von Ardipithecus getrennt waren.

Im Gegensatz dazu zeigte der ostafrikanische, flachgesichtige, robuste Australopithecus Paranthropus boisei eine starke tropische C4-Pflanzensignatur, was bedeutet, dass er sich hauptsächlich von Gräsern, Knollen und Seggen ernährte.

Gras, Bildquelle: Pexels

Allerdings können Wissenschaftler nicht ausschließen, dass sie große Mengen Insekten oder Tiere verzehrten, die sich von C4-Pflanzen ernähren. Andere Hominiden dieser Zeit, wie etwa der frühe Homo, Australopithecus africanus und Paranthropus robustus, wiesen alle eine umfassende Ernährung auf.

Das berühmte Taung-Kind war Australopithecus africanus. Verschiedene Mitglieder der Spezies weisen unterschiedliche Verhältnisse von Kohlenstoff-3 und Kohlenstoff-4 auf, was eine einfache Induktion komplizierter macht. Da es unmöglich ist, zu unterscheiden, ob ein Individuum Pflanzen verzehrt oder Tiere isst, die Pflanzen fressen, sind andere Methoden erforderlich, um diesen Hinweisen genauer nachzugehen und herauszufinden, wann genau die frühen Hominiden von einer überwiegend pflanzlichen Ernährung auf eine Ernährung mit großen Mengen Fleisch umgestiegen sind.

Wer die „Paleo-Diät“ verfolgt, ist möglicherweise etwas verloren. Unsere frühen Vorfahren und Verwandten probierten bei ihrer Ausbreitung in Afrika viele unterschiedliche Ernährungsweisen aus. Ein besonders schockierendes Ergebnis betrifft zwei robuste Australopithecus-Arten – Paranthropus boweni und Paranthropus robinsei.

Ihre Zähne und Köpfe sind fast identisch, aber ihre Ernährung ist sehr unterschiedlich. Diese Arten aus Ost- und Südafrika weisen Unterschiede sowohl beim Kohlenstoff-13-Gehalt als auch beim Zahnmikroabrieb auf, obwohl die Details der verschiedenen Beweisstücke nicht völlig übereinstimmen. Paläoanthropologen, die die Morphologie ihrer Zähne, Kiefer und Schädel untersuchten, stellten fest, dass etwas nicht zu stimmen schien, denn beide Arten hatten einen ziemlich starken Biss, doch nur Homo robustus schien seine riesigen Schneidezähne tatsächlich zu benutzen. An der Debatte, an der Wissenschaftler beteiligt sind, die sich mit Mikroverschleiß, Zahnchemie sowie Gesichtsgröße und -morphologie beschäftigen, zeigt, dass vernünftige Menschen zu sehr unterschiedlichen Schlussfolgerungen über das Verhalten früherer Menschen gelangen können.

Was kann uns die Zahnchemie über Hominiden sagen, die Afrika verließen?

Leider verfügen wir nur über sehr wenige Informationen über die Ernährung der ersten wandernden Hominiden. Ernährungsstudien in Afrika und Eurasien unterscheiden sich um fast eine Million Jahre, was teilweise auf die Umweltgeschichte dieser Regionen zurückzuführen ist.

Beispielsweise ist das gemäßigte Europa fast vollständig mit einheimischen C3-Pflanzen besiedelt, so dass ein Vergleich der C13-Werte nicht sehr aussagekräftig ist und keine Rückschlüsse auf die Aufnahme verschiedener Pflanzenarten zulässt.

Stattdessen konzentrierten sich Wissenschaftler, die europäische Hominiden untersuchen, auf die Kohlenstoff- und Stickstoffisotopenkombinationen in Nahrungsproteinen, die dabei helfen können, zwischen Fleischfressern, Pflanzenfressern und Allesfressern zu unterscheiden.

Das Problem besteht darin, dass für diese Analysen organisches Material erforderlich ist, insbesondere Kollagen, ein wichtiges Protein, das in Dentin und Knochen vorkommt. Leider beschleunigen Wasser, Hitze, Mikroorganismen und Chemikalien im Boden den Abbau von Kollagen, was letztendlich zum dauerhaften Verschwinden dieses wichtigen Nahrungsbestandteils führt.

Bei Personen aus kühlen Klimazonen vor weniger als 100.000 Jahren ist die Kollagenextraktion am wahrscheinlichsten. Bei den meisten Forschungsproben handelt es sich um Knochen und Zähne des Neandertalers, denn dieser robuste Urmensch fühlte sich auf dem kühlen eurasischen Kontinent sehr wohl.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass sie einen Großteil ihres Nahrungsproteins durch die Jagd auf große pflanzenfressende Säugetiere beschafften. Auf dem prähistorischen Speiseplan Europas standen Mammuts, Bisons, Nashörner und Wildpferde, von denen die meisten heute ausgestorben sind. Die Isotopenwerte der Neandertaler stimmen in etwa mit denen der meisten Säugetiere überein, die zur gleichen Zeit lebten, einschließlich hochrangiger Fleischfresser wie Wölfe oder Hyänen.

Gegen Ende der Neandertalerherrschaft wiesen in Europa lebende moderne Menschen sogar noch höhere Stickstoffisotopenwerte auf, was auf eine ähnliche fleischfressende Ernährung schließen lässt, die sogar Nahrungsmittel aus Süßwasser- oder Meeresökosystemen umfasste.

Fleisch, Bildquelle: Pexels

Fressen diese Arten also nur Fleisch?

Manche weisen darauf hin, dass es unwahrscheinlich sei, dass irgendeine Homininenart so viel Fleisch konsumiere wie fleischfressende Säugetiere, da ein hoher Anteil tierischer Proteine ​​für den Menschen, insbesondere für schwangere Frauen und Säuglinge, gefährlich sein könne.

Eine Einschränkung dieser zahnchemischen Studien besteht darin, dass aus Fleisch gewonnene Proteine ​​pflanzliche Signaturen maskieren können, die bei herkömmlichen Kollagenanalysen kaum sichtbar sind.

Eine neue Methode konzentriert sich auf Stickstoffisotope in Aminosäuren. Aminosäuren sind die Bausteine ​​von Proteinen, daher kann diese Methode eine höhere Auflösung bieten. Neandertaler könnten 20 % ihres Nahrungsproteins aus Pflanzen gewonnen haben, berichtet das Team, das diesen Ansatz entwickelt hat.

Unsere Zähne können viel über unser Verhalten und unsere Gesundheit verraten. Speisereste, Bakterien und DNA erzählen alle eine Geschichte.

ENDE