Wie haben Menschen ihren Schwanz verloren? Wissenschaftler entdecken, was passiert ist.

Vor etwa 25 Millionen Jahren veränderte eine kleine, zufällige Mutation den Lauf der Primatengeschichte dramatisch. Und das ist einer der Hauptgründe dafür, dass aus Ihrem unteren Rücken kein langes Muskelanhängsel herausragt.

(Leider bleibt ein kleines verletzungsanfälliges Steißbein übrig.)

In einer faszinierenden neuen Forschungsarbeit, die kürzlich online veröffentlicht wurde, identifizierten Forscher eine uralte Veränderung eines Primatengens, die letztendlich zum Verlust des Schwanzes bei Affen wie Gorillas, Schimpansen und Menschen führte. Die meisten Affen mit ihren beeindruckenden Schlangenschwänzen haben diese Mutation nicht.

„Es gibt überzeugende Beweise dafür, dass eine einzige Änderung dies ermöglicht hat“, sagte Itai Yanai, Direktor des Institute for Computational Medicine an der New York University und Autor der Studie.

Die Entdeckung trägt natürlich auch dazu bei, eine in der Kindheit beliebte Frage zu beantworten (und vielleicht ein anhaltendes Dilemma für viele neugierige Erwachsene). „Es ist eine Frage, die mir schon als kleines Kind durch den Kopf ging: Warum habe ich keinen Schwanz?“ sagte Bo Xia, der Ph.D. Kandidat an der NYU Grossman School of Medicine, der die Entdeckung tatsächlich gemacht hat. (Xia verletzte sich vor ein paar Jahren am Steißbein, was sein Interesse an seinem lange verlorenen Schwanz wieder aufleben ließ.)

Die Mutation geschah nicht an einer auffälligen Stelle im Primatengenom. „Das war eine kleine Sache, die es nur bei schwanzlosen Affen gab“, erklärte Hopi Hoekstra, Professorin für Zoologie an der Harvard University, die genetische Veränderungen und Anpassungen bei Wirbeltieren untersucht. Hoekstra war an der Forschung nicht beteiligt

Durch den Vergleich der Genome von Primaten mit Schwanz und solchen ohne Schwanz entdeckte Xia, dass bei Menschen und Affen (aber nicht bei Affen) ein einzigartiger DNA-Abschnitt in das TBXT-Gen eingefügt wurde, das genetische Anweisungen für die Schwanzbildung enthält. „Es ist die schöne Einfachheit, Genome von Primaten mit denen von Schwanz- und schwanzlosen Primaten zu vergleichen“, sagte Hoekstra. „Sie fanden eine Mutation, die einen Teil dieses Gens ausschaltet, das dieses interessante Merkmal hervorgebracht hat.“

Eine Art Gen namens „springendes Gen“, das herumspringen und sich zufällig an anderen Stellen im Genom einfügen kann, fügte sich ein und bildete diese Mutation, erklärten die Autoren. Letztendlich führte diese Insertion zu einem neuen Expressionsmuster des TBXT-Gens, das für keinen oder einen kleineren Schwanz kodierte.

Um ihre Ergebnisse zu untermauern, experimentierten Xia und sein Team mit Labormäusen (die viele, aber nicht annähernd alle Gene mit denen des Menschen gemeinsam haben). Sie haben Mäuse gentechnisch verändert, sodass die Tiere das gleiche TBXT-Genexpressionsmuster wie Menschen aufwiesen. Dies führte dazu, dass viele Mäuse keinen Schwanz, kurzen Schwanz oder geknickten Schwanz hatten. Im Gegensatz dazu hatten Mäuse, die nicht genetisch verändert waren, normale Schwänze.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass dies ein starker Beweis dafür ist, dass diese einzelne Genmutation eine signifikante Rolle beim Verlust des Schwanzes bei Primaten gespielt hat. (Obwohl andere Gene wahrscheinlich auch eine gewisse Rolle spielen, bemerkte Xia, da die Mäuse unterschiedliche Schwanzlängen hatten). „Die Autoren liefern eine überzeugende Liste von Beweisen dafür, dass sie den Mechanismus gefunden haben, durch den Primaten ihren Schwanz verlieren“, sagte Charles Fenster, ein Biologe an der South Dakota State University, der die Evolution erforscht. Fenster war an der Forschung nicht beteiligt.

Und als diese Mutation in einer Primatenpopulation zu zirkulieren begann, hat die Evolution ihr Werk getan: Millionen Jahre später sind unsere Schwänze fast vollständig verschwunden, bis auf das Steißbein.

Diese neue Forschung beantwortet zuversichtlich die Frage, wie wir unseren Schwanz verloren haben. Es handelte sich wahrscheinlich um eine kleine, aber wirksame genetische Mutation. Eine Frage, die jedoch immer noch nicht vollständig beantwortet ist, ist, warum die daraus resultierende physische Veränderung (Verlust der Schwänze) Einzug hielt. Mit anderen Worten: Warum war es bei Affen und Menschen evolutionär von Vorteil, den Schwanz zu verlieren?

„Das ist immer eine schwierige Frage“, sagte Hoekstra. Es handelt sich naturgemäß um Spekulationen, die den Rahmen dieser Untersuchung sprengen. Aber es gibt einige interessante Ideen.

Grundsätzlich muss der Verlust eines Schwanzes für viele Primatenpopulationen eine gute Sache gewesen sein. Vorteilhafte Mutationen breiten sich aus. „Gutartige Mutationen werden sich ausbreiten. Und diese schädlichen Mutationen werden aus der Bevölkerung entfernt“, erklärte Fenster.

Bei verkürzten oder schwanzlosen Primaten überwogen letztlich die Vorteile des Verlusts des Tals die Kosten. „Es ist immer eine Frage des Kosten-Nutzen-Verhältnisses“, bemerkte Hoekstra. Dennoch können einige schädliche Kosten – auch wenn sie durch die Vorteile bei weitem aufgewogen werden – den Menschen auch heute noch innewohnen. Beispielsweise hatten einige der genetisch mutierten Mäuse in der neuen Forschung Neuralrohrdefekte, bei denen es sich um Defekte des Rückenmarks handelt. Heute hat eines von 1.000 Neugeborenen einen ähnlichen Defekt. „Vielleicht haben wir immer noch den Rest eines Problems“, sagte Yanai von der NYU. „Mit anderen Worten: Durch den Verlust von Schwänzen haben wir die Kosten für einen Defekt bei einer von 1.000 Geburten bezahlt.“

Aber was sind die großen Vorteile, wenn man einen Schwanz verliert? Hier sind ein paar Ideen.

Obwohl die ersten Hinweise auf zweibeinige Primaten aus der Zeit vor etwa 4,4 Millionen Jahren stammen, verbrachten frühere Primaten möglicherweise mehr Zeit außerhalb der Bäume und auf dem Boden – vielleicht um bessere Möglichkeiten zur Nahrungssuche zu haben. Eine Population von Primaten, die diese Schwanzmutation aufwiesen, die zu einer besseren anatomischen Fähigkeit führte, aufrechter zu stehen und an der Oberfläche zu fressen, war möglicherweise erfolgreicher als ihre Artgenossen mit Schwanz.

Mit dem Erfolg der schwanzlosen Primaten wäre die genetische Mutation häufiger geworden. In diesem Fall könnte die Schwanzmutation als „Voradaptation“ bei Primaten gewirkt haben, die mehr Zeit am Boden verbrachten, sagte Jef Boeke, ebenfalls Co-Autor der Studie und Direktor des Instituts für Systemgenetik am NYU Langone Medical Center. „Es bereitet einen darauf vor, größere und bessere Dinge zu tun“, erklärte Boeke. „Dadurch können wir leichter auf zwei Beinen gehen.“

Für viele Primatenpopulationen sei der Verlust eines Schwanzes möglicherweise einfach eine bessere Lebensoption gewesen, bemerkte Hoekstra. Die Herstellung eines Schwanzes kann kostspielig sein (es werden mehr Kalorien benötigt, um ein großes Glied zu unterstützen); ein Schwanz kann verletzt werden; oder „Es ist ein weiteres Anhängsel für ein Raubtier, an dem es dich packen kann“, sagte sie.

Letztendlich erwies sich der Verlust eines Schwanzes für unsere äußerst erfolgreiche, wenn auch unvollkommene Art als hervorragend. Unsere schwanzlose Zweibeinigkeit ermöglichte es uns, weite Strecken zurückzulegen und Experten in der Nahrungssuche und Jagd zu werden. Wir könnten unser größeres, energieintensives Gehirn ernähren. Wir haben eine komplizierte Sprache entwickelt. Eines Tages würden wir Geißeln und Seuchen mit Impfstoffen und Antibiotika bekämpfen; Wagen Sie sich in den Weltraum; Erschaffe wunderbare Musik.

Auch heute noch entdecken wir die Geheimnisse, wie wir zu einer so intelligenten und fähigen Spezies wurden, oder enthüllen sie noch besser. Im Zeitalter der computerdominierten Forschung identifizierte der Genforscher Xia – und nicht speziell programmierte, fortschrittliche Software – eine folgenschwere genetische Mutation durch menschliche Fähigkeiten und Neugier.

„Er hat sich nur das Genom angesehen“, sagte Yanai. „Das ist ein Beweis für die anhaltende Kraft menschlicher Entdeckungen.“