Wie sicher sind Deutungen in der Paläanthropologie? Das Beispiel der Muskelstärke

In der Paläanthropologie schließen Forscher bei fossilen Homininen von der Größe und Struktur der Knochenansatzstellen für die Muskulatur (Enthesis) auf den Ausbildungsgrad der Muskeln und interpretieren diesen dann im Rahmen der Manipulationsfähigkeiten und des Fortbewegungsverhaltens. Ein neueres Beispiel für solch einen Schluss findet sich bei DeSilva et al. (2013).

Bei Australopithecus sediba ist der Ansatz für den M. biceps femoris am oberen Teil des Wadenbeins stark ausgebildet (deutlicher Knochenanbau), was nach DeSilva et al. (2013) auf eine hohe Belastung dieses Muskels hinweist. Die Autoren deuten dieses Merkmal bei diesem frühen Homininen im Rahmen eines hypothetischen hyperpronatorischen zweibeinigen Ganges. Bei der Hyperpronation dreht sich das ganze Bein während der Standphase nach innen und belastet besonders Muskeln, die seitlich am Bein ansetzen wie den langen Kopf des M. biceps femoris. Diese Haltung findet sich heute nur als krankhafter Gang beim Menschen. Ist es aber möglich, vom Ausprägungsgrad der Knochenansatzstelle auf die Stärke des ansetzenden Muskels zu schließen wie dies DeSilva et al. (2013) praktizieren? Ann Zumwalt (2006) hat zu diesem Thema eine interessante Untersuchung vorgelegt.

Sie quantifizierte und verglich die Morphologie des Knochenansatzes und die ansetzende Muskelmasse von zwei Gruppen erwachsener weiblicher Schafe. Die eine Gruppe lief auf einem Laufband eine Stunde pro Tag, fünf Tage in der Woche, 90 Tage lang, während die andere Gruppe sesshaft lebte.

Nach Trainingsabschluss wiesen ungeachtet deutlicher Unterschiede der Muskelmasse beide Schafgruppen keine Unterschiede in der Enthesismorphologie an den sechs untersuchten Ansatzstellen (M. spinodeltoideus, M. acromiodeltoideus und M. pectoralis superficialis) auf. Das Training hatte also einen deutlichen Einfluss auf das Muskelwachstum, jedoch keine sichtbare Wirkung auf den Knochenansatz der Muskeln. Zumwalt (2006) schlussfolgerte daraus, dass es keine direkte Beziehung zwischen der Muskelgröße oder Muskelaktivität und der Knochenansatzmorphologie gibt. Die Forscherin meinte aber, dass das Fehlen von knöchernen Reaktionen darin begründet sein könnte, dass die Untersuchung an erwachsenen Tieren durchgeführt wurde. Sie empfahl deshalb Untersuchungen an noch wachsenden Tieren mit noch sehr plastischen Knochen. Diese Empfehlung haben Rabey et al. (2014) mit einer Studie an subadulten Mäusen umgesetzt. Für diese Art von Studien sind Mäuse sehr geeignete Untersuchungsobjekte, denn die Ergebnisse können auf den Menschen übertragen werden. Das ist möglich, weil die innere Architektur der untersuchten oberen Extremitätenmuskeln der Mäuse der des Menschen ähnlich ist. Das subadulte Alter ist auch von Vorteil, weil Mäuse die höchste Knochendichte ungefähr im Alter von vier Monaten vor dem Epiphysenschluss (Abschluss des Wachstums) erreichen. Der Experimentalzeitraum der Studie umfasste die rascheste Phase des Skelettwachstums und die Reife der Mäuse. Bei Mäusen und anderen kleinen Säugetieren sind Reaktionen des Knochengewebes auf erhöhte Belastungen gut belegt. Untersuchungen an diesen Tieren haben deshalb viel zum Verständnis der Knochenbiologie des Menschen beigetragen.

Die Studie von Rabey et al. (2014) hat zwei Ergebnisse erbracht. Sie zeigte einerseits, dass unterschiedliche Muskelaktivitäten im normalen physiologischen Rahmen die Muskelfaserarchitektur (Muskelfaserlänge, Muskelquerschnitt) und das periostale Knochenwachstum beeinflussen. Dieses Ergebnis steht in voller Übereinstimmung mit Ergebnissen früherer Studien, nach denen unterschiedliche Muskelaktivitäten signifikante Unterschiede am Knochen (Querschnitt, Architektur) und an der Muskelfaserarchitektur hervorrufen. Andererseits ergab die Studie von Rabey et al. (2014), dass die Größe und Struktur des Knochenansatzes der Muskeln nicht durch unterschiedliche Muskelaktivitäten beeinflusst wird. Es konnte damit gezeigt werden, dass keine Rückschlüsse von der knöchernen Muskelansatzmorphologie auf die Muskelstärke gezogen werden können. Viele Schlüsse in der Paläanthropologie bei fossilen Homininen sind damit unbegründet und reine Spekulation.

M. Brandt

[DeSilva JM, Holt KG, Churchill SE, Carlson KJ, Walker CS, Zipfel B & Berger LR (2013) The lower limb and mechanics of walking in Australopithecus sediba. Science 340, doi:10.1126/science.1232999 (Zugriff am 15. 4. 2013) • Rabey KN, Green DJ, Taylor AB, Begun DR, Richmond BG & McFarlin SC (2015) Locomotor activity influences muscle architecture and bone growth but not muscle attachment site morphology. J. Hum. Evol. 78, 91-102 • Zumwalt A (2006) The effect of endurance exercise on the morphology of muscle attachment sites. J. Exp. Biol. 209, 444-454.]