Die überraschenden Ergebnisse deuten darauf hin, dass der frühe moderne Mensch nicht notwendigerweise Werkzeuge und Kochgeräte benutzen musste, um nährstoffreiche, harte Nahrungsmittel wie Nüsse – und vielleicht weniger harte Nahrungsmittel wie Fleisch – zu verarbeiten, aber möglicherweise die Fähigkeit verloren hat, sehr harte Dinge wie Knollen oder Blätter zu essen.

Im ersten Vergleich dieser Art haben australische Forscher herausgefunden, dass der leicht gebaute menschliche Schädel einen weitaus effizienteren Biss hat als der von Schimpanse, Gorilla und Orang-Utan sowie von zwei prähistorischen Mitgliedern unserer Familie, Australopithecus africanus und Paranthropus boisei.

Sie fanden heraus, dass der moderne Mensch relativ hohe Bisskräfte mit weniger kräftigen Kiefermuskeln erreichen kann. Kurz gesagt, der menschliche Schädel muss nicht so robust sein, weil die Summe der Kräfte, die auf den menschlichen Schädel einwirken, bei einer gegebenen Bisskraft viel geringer ist.

Diese Ergebnisse erklären auch die scheinbare Widersprüchlichkeit des sehr dicken Zahnschmelzes beim modernen Menschen – ein Merkmal, das bei anderen Spezies normalerweise mit hohen Bisskräften verbunden ist. Der dicke Zahnschmelz und die großen menschlichen Zahnwurzeln sind gut angepasst, um hohe Belastungen beim Beißen aufzunehmen.

Die Studie wurde von einem Team unter der Leitung von Dr. Stephen Wroe von der Computational Biomechanics Research Group in der School of Biological, Earth and Environmental Sciences der UNSW in der Zeitschrift Proceedings of the Royal Society B veröffentlicht. Sie setzten eine hochentwickelte dreidimensionale (3D) Finite-Elemente-Analyse ein, um digitale Modelle tatsächlicher Schädel zu vergleichen, die mit Hilfe von Computertomographen gescannt worden waren.

Die aus dem Ingenieurwesen übernommene Technik ermöglicht eine äußerst detaillierte Darstellung der Stellen, an denen Spannungen in Werkstoffen unter Belastungen auftreten, die so gestaltet sind, dass sie reale Szenarien nachahmen. Wroes Team hat diesen Ansatz bereits genutzt, um die Kiefermechanik von lebenden und ausgestorbenen Arten wie dem Weißen Hai und dem Säbelzahntiger zu untersuchen.

Diese Ergebnisse stellen frühere Vermutungen in Frage, dass die Entwicklung eines weniger robusten Schädels beim modernen Menschen ein Kompromiss für einen schwächeren Biss war oder zwangsläufig eine Reaktion auf Verhaltensänderungen, wie die Umstellung auf weichere Nahrung oder die stärkere Verarbeitung von Lebensmitteln mit Werkzeugen und durch Kochen war. Es wurde auch vermutet, dass die Kiefermuskeln des Menschen reduziert wurden, um Platz für ein größeres Gehirn zu schaffen.

“So plausibel diese Ideen auch erscheinen mögen, sie basieren auf sehr wenigen Vergleichsdaten: Es gibt zum Beispiel keine Aufzeichnungen über die Bisskraft von lebenden Mitgliedern anderer Affenarten”, sagt Dr. Wroe. “Es hat sich herausgestellt, dass wir keineswegs einen schwächlichen Biss haben – er ist sehr effizient und kraftvoll.

“Wenn wir in der Vertikalen zubeißen, ist unser Biss an der Rückseite des Kiefers etwa 40-50% effizienter als bei allen Menschenaffen. Er ist sogar noch effizienter, wenn wir auf die Vorderseite des Kiefers beißen.

“Wir haben in dieser Studie nur zwei ausgestorbene Homininen untersucht, aber für unsere Größe sind wir Menschen in Bezug auf die maximale Bisskraft mit diesen fossilen Arten vergleichbar, zu denen auch der ‘Nussknacker-Mensch’ gehört, der für seine besonders massiven Schädel- und Kiefermuskeln bekannt ist. Größe ist wichtig, aber Effizienz ist wichtiger – und Menschen sind sehr effiziente Beißer.

“Wichtig ist jedoch, dass sich unsere Studie auf die Erzeugung von Spitzenbisskräften über kurze Zeitspannen konzentriert. Die Kiefer anderer Arten sind möglicherweise besser daran angepasst, das Kauen über längere Zeiträume aufrechtzuerhalten. Das bedeutet, dass der Mensch zwar mit den Menschenaffen mithalten kann, wenn es darum geht, einen harten Gegenstand wie eine große Nuss schnell zu knacken oder weniger harte Nahrung wie Fleisch zu verarbeiten, dass er aber möglicherweise weniger gut an die Verarbeitung von zähem Material wie Blättern oder Bambus angepasst ist, was ein anhaltendes Kauen über einen langen Zeitraum erfordert.”

Dem Studienteam gehörten die UNSW-Kollegen Toni Ferrara, Darren Curnoe und Uphar Chamoli sowie Colin R. McHenry von der University of Newcastle an; die Studie wurde vom Australian Research Council unterstützt.