Zahn-Archäologie Der Bissen der Erkenntnis

Die Zähne des Neandertalers (links ein Milchzahn, rechts ein bleibender) geben Auskunft über seine Kindheit, seine Mahlzeiten, selbst seinen Werkzeuggebrauch

(Foto: dpa)

Mit Überresten von Zähnen lassen sich viele Rätsel der Evolution lösen. Welche Beute jagte Tyrannosaurus Rex? Waren Neandertaler Links- oder Rechtshänder? Die Antworten liegen in den Beißern.

Von natur-Autor Klaus Jacob

Wenn der Geochemiker Thomas Tütken von der Universität Mainz mit einer kleinen Bohrmaschine durch Naturkundemuseen streift, dann sucht er nach ganz besonderen Exponaten. Mit Hilfe seines Arbeitsgeräts will er der Evolution auf den Zahn fühlen, und das im wörtlichen Sinn. Tütken sucht nach Zähnen, um von den fossilen Beißern eine Messerspitze Pulver abzuraspeln. Seine Beute füllt er dann in kleine Röhrchen. Er interessiert sich für die Zusammensetzung des Zahnschmelzes, aus der er weitreichende Schlüsse zieht. Er kann daraus nicht nur auf die bevorzugte Nahrung und den Lebensraum eines Tieres schließen, sondern sogar auf dessen Körpertemperatur.

Aus Zähnen lässt sich nämlich mehr über die Lebensweise ausgestorbener Tiere und deren Umwelt herauslesen als aus versteinerten Knochen. Denn die Beißer vermitteln beispielsweise einen unmittelbaren Eindruck von den Verhaltensweisen, ähnlich wie fossile Fußspuren. Das belegt schon die klassische Methode, ein Tier nach seinem Gebiss einzuordnen: Fleischfresser, Pflanzenfresser oder Allesfresser. Doch inzwischen ist die Forschung erheblich weiter. Auch über unsere Vorfahren und ihre Lebensweise verraten die Kauwerkzeuge oft mehr als andere mühsam ausgegrabene Fundstücke. Zu den Zähnen zieht es deshalb auch die Wirbeltierpaläontologin Virginie Volpato vom Frankfurter Senckenberg-Institut. Sie entschlüsselt die Spuren winziger Abnutzungserscheinungen, die jede Mahlzeit auf den Zähnen hinterlässt. So untersuchte sie das Gebiss eines Neandertalers, das 1957 im französischen Le Régourdou gefunden wurde. Dabei kam sie zu dem erstaunlichen Ergebnis, dass dieser nahe Verwandte des Menschen Rechtshänder war.

Der Früh-Franzose wurde 20 Jahre alt - und war Rechtshänder

Wie kann man aus Zähnen diesen Schluss ziehen? Volpato hat in den Kratzspuren ein klares Muster erkannt: Viele feine Rillen führen von rechts oben nach links unten. Dazu muss man wissen, dass Neandertaler ihre Zähne viel stärker strapazierten als wir das heute tun. Um Stücke von ihrer Nahrung abzubeißen, die oft zäh und hart war, mussten sie mit der Hand nachhelfen und ordentlich ziehen. Zudem haben sie ihre Zähne als eine Art dritte Hand benutzt, um Werkzeuge zu bedienen. Die Kratzer, die dabei unweigerlich im Schmelz entstehen, haben bei Rechtshändern eine andere Ausrichtung als bei Linkshändern. Im Grunde ist es keine Überraschung, dass der Früh-Franzose, der etwa 20 Jahre alt geworden war, Rechtshänder war, denn auch heute überwiegen die Rechtshänder mit großem Abstand. Interessant ist, dass es überhaupt eine Vorzugsseite gab.

Aus natur 02/2015

mehr auf natur de... | Ausgabe bestellen...

  • natur 02/2015

    Der Text stammt aus der Februar-Ausgabe von natur, dem Magazin für Natur, Umwelt und nachhaltiges Leben. Er erscheint hier in einer Kooperation. Mehr aktuelle Themen aus dem Heft 02/2015 auf natur.de...

Professor Thomas Kaiser, Leiter der Abteilung Säugetiere am Centrum für Naturkunde der Universität Hamburg, kann aus der Oberflächenstruktur der Zähne noch viel mehr herauslesen als die Frankfurter Kollegin. Er hat diese Analysemethode perfektioniert und gilt als führend auf diesem Gebiet. Wenn er einem Zahn auf den Zahn fühlt, gibt er sich nicht mit einem Blick durchs Mikroskop zufrieden. Er nutzt digitale Hightech-Methoden, die weitgehend automatisiert ablaufen: "Von Hand geht das nicht." Optische Geräte tasten die Zahnoberfläche sehr exakt ab, bis auf den Nanometer, und erzeugen daraus ein dreidimensionales Bild. Auch die Auswertung überlässt Kaiser nicht dem Augenschein, denn dabei blieben viele Details verborgen. Er hat eine spezielle Software entwickelt, wobei er sich von der Tribologie hat leiten lassen. Das ist die Wissenschaft von Reibung, Verschleiß und Schmierung - für Ingenieure ein wichtiges Thema, etwa wenn sie die Zylinderoberflächen auf Verschleißspuren untersuchen.

Welche Spuren korrespondieren mit welcher Nahrung?

"Wir sind die Ersten, die ISO- und DIN-genormte Oberflächenmessverfahren für die Biowissenschaften nutzen", sagt Kaiser. Ihm geht es zwar nicht um Laufruhe oder Benzinverbrauch, doch für die Bilderkennung eignen sich die Ingenieurprogramme hervorragend. Natürlich braucht er zudem Referenzwerte. Er muss also herausfinden, welche Spuren mit welcher Nahrung korrespondieren. Dafür hat er Zähne heute lebender Tiere untersucht, die mit jeweils spezieller Kost gefüttert wurden. Auch die Klimabedingungen, unter denen die Tiere leben, berücksichtigt er, denn auch sie beeinflussen - indirekt über die Nahrung - die Abnutzung. Kaiser ist überzeugt, dass Nahrung und Umwelt jeweils charakteristische Muster auf dem Zahnschmelz hinterlassen, ähnlich wie ein Fingerabdruck. Wer in der Lage ist, diese Muster zu erkennen und zu lesen, kann tief in die Vergangenheit schauen. Er kann etwa rekonstruieren, wie sich eine Tierart im Laufe der Jahrmillionen zusammen mit ihrer Umwelt verändert hat. Eines von Kaisers Ergebnissen betrifft allerdings die Gegenwart: Wildtiere in Zoos, hat er herausgefunden, werden oft falsch gefüttert. Ihre Zahnmuster stimmen nicht mit denen ihrer wild lebenden Verwandten überein. So ist die Nahrung von Grasfressern wie dem Bison nicht abrasiv, also abschleifend, genug, bei Blattfressern wie der Giraffe ist es genau umgekehrt. Giraffenzähne nutzen sich deshalb viel zu schnell ab, so dass der gesamte Kauapparat aus dem Gleichgewicht geraten kann.

Geochemiker Tütken, der Mann mit dem Bohrer, hat andere Tricks, um den Zähnen ihre Informationen zu entlocken. Ihn interessiert die chemische Zusammensetzung des Zahnschmelzes - er ist ein Experte für die Isotopenanalyse. Sein Ansatz ist ebenso einleuchtend wie faszinierend: Im Zahn können nur solche Substanzen eingebaut werden, die das Tier zuvor gefressen hat. Und die Nahrung wiederum ist ein Spiegel der Umgebung. Sie zeugt von der Vegetation, dem Klima und dem Gestein, auf dem die Pflanzen gewachsen sind. Jede Region hat ihre eigene Isotopensignatur, die beim Fressen in Fleisch und Blut übergeht - und in die Zähne. Der Zahnschmelz ist also eine Art chemisches Archiv, das die Informationen über Jahrmillionen speichert. Er verzeichnet etwa, ob ein Tier ortsfest war oder umherwanderte, ob es Kälte oder Wärme mochte oder ob es in großen Höhen lebte. Die Analyse verrät sogar, ob es warm- oder kaltblütig war, denn auch die Körpertemperatur hat einen Einfluss auf die Isotopenzusammensetzung.