Auf den ersten Blick sieht der Arbeitsplatz von Martin Frieß aus wie ein Fotostudio. Im Labor des Wissenschaftlers stehen Studioleuchten auf schwarzen Stativen kreuz und quer, im Nachbarzimmer rattert leise eine Kamera. Allerdings sind die Fotomodelle des Forschers etwas in die Jahre gekommen; vor ihm auf dem Schreibtisch etwa liegt der Abguss eines 1,5 Millionen Jahre alten Schädels. "Wir machen Aufnahmen der Knochen, um sie dann am Computer zu vermessen", sagt der deutsche Paläoanthropologe vom Musée de l'Homme in Paris.
Indem Martin Frieß die Form der alten Überreste rekonstruiert, analysiert und miteinander vergleicht, möchte er mehr über die Evolution des menschlichen Schädels erfahren. Aus den mehr als 18 000 Knochen der Museumskollektion kann der Paläoanthropologe geeignete Exemplare wählen und Genetiker sogar um die Analyse der antiken DNA der uralten Häupter bitten, gleich hier im Museum, in Sichtweite des Eiffelturms.
Seit der damalige Staatspräsident François Hollande das berühmte Museum im Herbst 2015 feierlich wiedereröffnete, können die 150 Wissenschaftler des Hauses auf 3300 Quadratmetern in hochmodernen Labors arbeiten. Sechs Jahre lang war der Palais de Chaillot renoviert worden, mehr als 92 Millionen Euro hatte sich die französische Regierung den Umbau kosten lassen. "Unsere Arbeitsbedingungen haben sich seit der Renovierung enorm verbessert", sagt Fries.
Leise rattert der Scanner und wirft von allen Seiten schwarze Streifen auf den Schädel
Von jeher gehört das Musée de l'Homme zu den bedeutendsten Institutionen seiner Art - wie das berühmte Natural History Museum in London oder das American Museum of Natural History in New York. In der Zeit der Pariser Weltausstellung im Jahr 1937 hatte Paul Rivet das Museum neu gegründet. Mit seiner Arbeit hatte der Arzt und Ethnologe weltweit neue Maßstäbe gesetzt: Museen sollten sich nicht auf Ausstellungen beschränken, sondern sich zu Hochburgen der Forschung entwickeln. Erst kürzlich verkündete der Paläoanthropologe Florent Détroit im Fachblatt Nature, eine neue Frühmenschenart entdeckt zu haben, den Homo luzonensis.
Auch Florent Détroit greift gern auf die Knochenkollektion des Museums zurück, arbeitet mit den Ethnologen und Sedimentologen, den Genetikern und anderen Paläoanthropologen des Musée de l'Homme zusammen, wie etwa Martin Frieß. "Eine solche Umgebung ist wichtig, um Forschungsideen reifen zu lassen", sagt Détroit. Beide Paläoanthropologen erfassen ihre kostbaren Funde mit einer speziellen Kamera. Sie verwenden einen Oberflächenscanner - jenes Gerät, das neben dem Labor von Martin Frieß im Halbdunkel leise rattert und von allen Seiten schwarze Streifen über die Schädel wirft, um die Form der Knochen in drei Dimensionen genau zu erfassen.
"Das reicht meistens aus", sagt Frieß. Nur selten erstellt er ein Computertomogramm (CT), wenn er in die Knochen hineinsehen will. Die Röntgenstrahlen des CT nämlich könnten die alten Überreste beschädigen, zum Beispiel noch vorhandene antike DNA zerstören. "Ich muss immer zwei Rollen gleichzeitig erfüllen - ich möchte die Sammlung für das Museum so gut wie möglich erhalten, sie aber auch für die Forschung nutzen", sagt der Paläoanthropologe.
Vor allem hat sich der Forscher in den vergangenen Jahren damit beschäftigt, wie er aus möglichst vielen Stücken der Museumskollektion Erkenntnisse schöpfen kann. Statt nur komplett erhaltene Schädel zu vermessen, rekonstruiert er inzwischen aus wenigen Bruchstücken virtuell ein vollständiges knöchernes Haupt. Frieß deutet auf Fotos eines Fundes aus Laos, bis zu 60 000 Jahre alt, die Knochen gehören zu den ältesten bislang entdeckten Überresten eines modernen Menschen in Asien. Vom Schädel des Fundes aber waren nur ein Teil des Frontalknochens und des Hinterhaupts erhalten, das rechte Scheitelbein und das linke Schläfenbein sowie ein Stück des Oberkiefers.
Wie sollte aus so wenigen Überresten ein kompletter Schädel entstehen? Dafür machte Frieß zunächst einen Umweg. Aus anderen, vollständig erhaltenen Schädeln aus der gleichen Zeit berechnete er einen Mittelwert für jeden einzelnen Schädelknochen. An diesen Mittelwerten der einzelnen Knochen orientierte er sich dann, um die Bruchstücke der Knochen aus Laos virtuell zu vervollständigen.
Dann aber klafften noch immer enorme Löcher im virtuellen Schädel. Daher berechnete Frieß aus den anderen, komplett erhaltenen Schädeln auch eine mittlere Gesamtoberfläche, auf die er dann die bereits vervollständigten Knochen an den richtigen Platz legte. Um die Lücken zwischen den Knochen zu füllen, spiegelte er sie auf die gegenüberliegende Seite. "Wir wissen natürlich, dass kein Schädel komplett symmetrisch ist", sagt Frieß. Doch sei die Asymmetrie eines Kopfes nur eine individuelle Abweichung, die er bewusst rausnehme, um sich die Evolution der menschlichen Schädelform anzusehen.
Fanden Frauen irgendwann Männer mit ausgeprägten Augenbrauen nicht mehr schön?
Noch vor 30 Jahren haben Paläoanthropologen die alten Schädelknochen mit den Händen vermessen, anatomische Bezugspunkte zum Vergleich festgelegt - die Kreuzung verschiedener Schädelnähte zum Beispiel. Inzwischen können Frieß und Kollegen das am Computer machen. Die Punkte der Schädelfragmente aus Laos etwa konnte er auf die berechnete mittlere Gesamtoberfläche der anderen Schädel übertragen, also auf einen virtuellen Schädel am Computer. Dann verformte er die Oberfläche des virtuellen Schädels so lange, bis sie sich den Bezugspunkten der gefundenen Knochen komplett anpasste: Aus den wenigen Fundstücken war am Computer ein vollständiger Schädel entstanden.
Inzwischen ist es dem Paläoanthropologen sogar gelungen, an einem einzigen, eine Millionen Jahre alten Knochenstück eines Schädels zu erkennen, zu welcher Frühmenschenart es gehört. "Ich hatte nicht erwartet, dass das funktioniert", sagt Frieß. Zunächst verglich er das Knochenstück direkt mit älteren, gleich alten und jüngeren Fragmenten. Dann wandte er die gleiche Logik an wie beim Fund aus Laos, wobei er in diesem Fall die Mittelwerte der Schädel verschiedener Hominiden-Arten berechnete und zum Vergleich heranzog. "Unsere Analysen waren gut genug, um das Knochenstück einer bestimmten Frühmenschen-Art zuzuordnen", sagt Frieß. Welche das war, will der Paläoanthropologe noch nicht verraten, noch hat er seine Ergebnisse nicht publiziert. In jedem Fall aber eröffnet das neue Vorgehen ihm und anderen die Möglichkeit, aus unzähligen Knochenfragmenten der Museumskollektion sehr viel mehr Informationen zu gewinnen als bisher. "Wir können nun viel mehr über den Ursprung und die Entwicklung der Fossilien erfahren", sagt Frieß.
Binnen Sekunden schwellen ihre Nasen zu Knollen an und die Kiefer werden seltsam breit
Allerdings müsse man sich der Unsicherheit der Ergebnisse bewusst sein, sagt der Forscher. Ein kleines Schädelfragment könne kein abschließender Beweis sein, sondern eher ein Argument für oder gegen eine Hypothese. Wenn er und seine Kollegen künftig mehr Knochenstücke alter Schädel analysieren, erhalten sie zwar mehr Daten. Doch steigt gleichzeitig die Unsicherheit in der Rekonstruktion an. "Eine Rekonstruktion ist immer ein Vorschlag", sagt Frieß.
Er will sich jedoch künftig nicht allein der Analyse von Schädelfragmenten widmen. Er vergleicht auch vollständig erhaltene Schädel. So ist leichter zu erkennen, was sich im Laufe der Evolution geändert hat. Rasch nimmt Frieß im Labor den Abguss eines Neandertaler-Schädels in die Hand, deutet auf dessen Gesicht. "Sie hatten ein vorspringendes, großes Gesicht. Das könnte eine Anpassung an das kalte Klima der Eiszeit gewesen sein," sagt Frieß. Der große Nasenraum habe die eingeatmete, kalte Luft aufgewärmt, bevor sie in die Lunge gelangte. Der Paläoanthropologe greift nach einem Abguss des Homo sapiens, des anatomisch modernen Menschen. Im Vergleich zum Neandertaler ist der Hirnschädel höher und größer. Die massive Zunahme des Gehirns hat zu einem größeren Schädelknochen geführt", sagt Frieß.
Welche Rolle das Klima bei der Entwicklung bestimmter Gesichtszüge spielte, wie die Migration der Hominiden ablief, untersucht der Paläoanthropologe in weiteren Studien. Da viele der Merkmale nicht überlebenswichtig sind, habe bei der Schädelentwicklung wohl der Zufall eine große Rolle gespielt, so bei der Rückbildung der massiven Augenbrauenleisten der Frühmenschen. "Wer weiß, vielleicht fanden Frauen irgendwann Männer mit ausgeprägten Augenbrauen nicht mehr attraktiv", spekuliert Frieß.
Gemeinsam mit seinen Kollegen präsentiert er den Museumsbesuchern regelmäßig seine Forschungsergebnisse auf dem Balcon des sciences, dem Balkon der Wissenschaften oder auch direkt in den Ausstellungen. Sein Kollege Florent Détroit etwa hofft, seine neue Frühmenschenart bald in der Galerie de l'Homme unterzubringen, der Dauerexposition über die Evolution des Menschen. Dort können die Besucher schon heute in einer dunklen Ecke die menschliche Entwicklungsgeschichte an sich selbst nachvollziehen. Innerhalb weniger Sekunden schwellen dort ihre Nasen knollig an, legen ihre Kiefer mächtig an Knochenmasse zu, wölben sich ihre Augenbrauen bedrohlich über die Augenhöhlen - wie an den Schädelabgüssen von Martin Frieß. An einem Bildschirm haben sich die Besucher in Neandertaler verwandelt.