Die Unterschiede zwischen Schimpanse und Mensch

Hinweis: Die dem Text zu Grunde liegenden Publikationen zur Genetik und Epigenetik von Mensch und Schimpanse befinden sich unterhalb der Betrachtung.

Schimpansen zeigen wie Menschen emotionale Zustände wie Freude, Staunen, Ärger, Abscheu, Angst und Wut über die Mimik und Gestik. Sie bitten mit der ausgestreckten Hand oder einer Verbeugung um die Pflege des Fells. Körperkontakt entfaltet auch bei ihnen eine beruhigende Wirkung. Sie necken sich gegenseitig, umarmen und küssen sich bisweilen zur Begrüßung und verabschieden sich. Durch Demutsgebärden reduzieren sie die Aggressivität von Artgenossen. Versuche der Malerei deuten ästhetisches Gespür an.
Beim Blick in den Spiegel erkennen besonders Schimpansinnen sich selbst, inspizieren ihren Mund mit den Zähnen, reagieren mit auffälligem Verhalten wie Hüpfen und entfernen gegebenenfalls den zuvor auf der Stirn angebrachten weißen Kreidefleck. Die Jungtiere sind bis ins Teenageralter mit der Mutter unterwegs. Durch Beobachten übernehmen sie Verhaltensweisen bei der Nahrungsbeschaffung oder im Umgang mit anderen in der Gruppe. Ähnlich wie pubertäre Jugendliche verhalten heranwachsende Schimpansen sich risikobereit, aber weniger impulsiv. Wutanfälle treten bei ihnen vor allem auf, wenn sie auf eine Belohnung lange warten müssen.
Junge Schimpansen entwickeln sich zu geschickten Kletterern mit einem breiten Spektrum emotionaler Gestimmtheiten, können aber keine der global ungefähr 7.000 erfassten Sprachen des Menschen mit einer Fülle verschiedener Konsonanten und Vokale, etwa 300.000 Wörtern im Deutschen oder ungefähr 600.000 Wörtern und zirka 3.500 Regeln im Englischen für die korrekte Wort- und Satzbildung erlernen. Nur Menschenkinder können sich jede Sprache in den ersten Lebensjahren ohne schulisches Lernen aneignen. Vermutlich beginnt das Erlernen der Muttersprache bereits pränatal, da Neugeborene auf die vor der Geburt gehörten Laute der festen Bezugsperson besonders stark reagieren und sie laut EEG-Daten von anderen Sprachen unterscheiden können.
Mit acht Monaten merken Säuglinge intuitiv den Unterschied zwischen Wörtern mit lexikalischer Bedeutung wie Substantiven, Verben und Adjektiven sowie funktionalen Wörtern wie Konjunktionen und Artikeln zum grammatischen Strukturieren von Sätzen. Sie erahnen die Position dieser Wortkategorien in Sätzen und ihre Funktionen in der bzw. den gehörten Muttersprachen. Babys verfügen über ein genetisch verankertes Grammatikverständnis, bevor sie sprechen. Nach der Aneignung der Sprache kombinieren Menschen die Komponenten unter Berücksichtigung grammatisch-syntaktischer Regeln zu beliebig langen Sätzen miteinander. Schimpansen kombinieren gelegentlich aus dem Repertoire von zirka zwölf verschiedenen Lauten einige miteinander, etwa um Artgenossen herbeizurufen, vor einer Gefahr zu warnen oder die eigene Anwesenheit mitzuteilen – ein auch bei anderen Tierarten und zum Teil bei Pflanzen verbreitetes Verhalten.
Schimpansen können unangenehme Emotionen weniger als Menschen kognitiv abmindern. Ein Mensch mit beißenden Zahnschmerzen, der um die baldige Hilfe eines Zahnarztes Bescheid weiß, erträgt die Schmerzen eher als ein Schimpanse in der gleichen Situation. Dem Schimpansen kann die anstehende Schmerzlinderung nicht mitgeteilt werden. Junge Schimpansen verkraften den abrupten Verlust der Mutter ohne Zuwendung durch einen Artgenossen oder Menschen auch bei ausreichendem Nahrungsangebot meistens nicht. Sie empfinden den Verlassenheitsschmerz so intensiv, dass sie sterben. Wachsen männliche Schimpansen ohne mütterliche Fürsorge auf, sind sie später weniger konkurrenzfähig und haben weniger Nachkommen. Wie die meisten Menschenkinder leiden sie zeitlebens bei abruptem Verlust eines Elternteils. Gesundheitliche Probleme wie Wachstumsverzögerung können die Folge sein. Bei vernachlässigten Waisenkindern wurden kürzere Telomere festgestellt, so dass manche von altersbedingten Erkrankungen eventuell früher betroffen sind. Ähnlich können sich traumatische Erlebnisse wie sexueller Missbrauch in der Kindheit auswirken.
Bei der Empfängnisbereitschaft und Feinmotorik, beim Blick auf den Mikro- und Makrokosmos sowie bei der Reflexion über das Gestern und Morgen der Erde und Lebenswelt zeigt der der Unterschied zwischen Schimpanse und Mensch sich augenfällig. Weibliche Schimpansen signalisieren durch auffallende Schwellungen im Ano-Genitalbereich, dass sie fruchtbar und paarungsbereit sind, Menschen nicht. Der Mensch kann weite Strecken ohne Anstrengung aufrecht gehen, mit den Stimmbändern im langen Hals und Dutzenden Muskeln für die Feinabstimmung der Laute eine hoch differenzierte Wortsprache erzeugen sowie mit der Spitze des großen, opponierbaren Daumens die übrigen Finger berühren, mit einem Stift schreiben und die Tastatur eines Klaviers für die Wiedergabe einer umfangreichen und komplexen Komposition bedienen. Kein Schimpanse kann eine Uhr zerlegen, die abgenützten Teile auswechseln, die Federn, Räder und anderen Bestandteile reinigen, einölen und anschließend die Uhr wieder korrekt zusammensetzen. Schimpansen können mit den vier Extremitäten sich an Ästen festhalten und mit den gekrümmten Fingern Zweige greifen oder Steine beim Öffnen von Nüssen einsetzen. Nur der Mensch rekonstruiert die Geschichte der Erde und Lebenswelt durch Untersuchung und Datierung geologischer Schichten und Fossilien.
Allein der Mensch erforscht das mögliche Dasein extraterrestrischer Zivilisationen, verfügt über eine enorme Vielfalt soziokultureller Lebensformen undzieht in Betracht, Kolonien auf einem erdähnlichen Planeten eines anderen Sonnensystems wegen der Möglichkeit eines atomaren Konflikts, eines lebenswidrigen Klimas, einer tödlichen Pandemie oder globalen Impaktkatastrophe zu errichten und zu dem Vorhaben bemannte Raumschiffe mit Warp-Antrieb zu konstruieren oder kosmische Wurmlöcher zu nutzen, um zwischen zwei Punkten in der Raumzeit zu reisen, ohne den Raum dazwischen zu durchqueren.
Schimpansen verwenden Heilpflanzen inner- und äußerlich. Durch Beobachten älterer Artgenossen setzen sie Steine und abgebrochene Zweige bei der Nahrungsbeschaffung ein. Sie erfreuen sich in jungen Jahren beim Spielen, widmen sich der Suche leckerer Früchte, jagen bisweilen kleinere Affen, halten Ausschau nach einem Baum zum Schlafen, verteidigen das Revier und pflanzen sich fort. Durch Training von Menschen teilen sie über wenige Tasten oder Dutzende von Gesten der Taubstummensprache mit, dass sie die Lieblingsspeise erhalten wollen, gekitzelt werden möchten oder ein anderes Bedürfnis haben. Noch nie hat ein cleverer Schimpanse aber ein technisches Erzeugnis wie Motorsäge, Fahrrad, Auto, Flugzeug, U-Boot, Panzer, Fahrstuhl, Radio, Fernseher, Handy, Computer, Elektronenmikroskop oder Radioteleskop angefertigt.
Die geringeren instrumentellen und mentalen Fähigkeiten spiegeln sich im Gehirn etwa im Hirnfurchenmuster des Hinterhauptlappens und unteren Stirnlappens wider. Bei den Nervenzellen von Mensch und Schimpanse finden sich Unterschiede hinsichtlich der Größe, Form, Dichte und Anordnung. Über 3.000 verschiedene Zelltypen enthält das Gehirn des Menschen. Einige hundert Gene zeigen stark abweichende Aktivitätsmuster im Gehirn beider Arten. Der Enzephalisationsquotient des Menschen beträgt durchschnittlich 7,5, der des Schimpansen nur 2,3. Bei den Menschen findet sich eine ausgeprägte Handpräferenz. Ungefähr 90 Prozent sind Rechtshänder. Bei den Schimpansen bevorzugt etwa jeder zweite eine bestimmte Hand.
Zudem hat der Mensch 46 und der Schimpanse 48 Chromosomen. Teilweise sind die gemeinsamen Gene in einer anderen Reihenfolge angeordnet. Im aus phylogenetischer Sicht angenommenen Fusionsbereich des humanen Chromosoms 2 ist ein Intron (nicht-kodierender DNA-Bereich) des vermutlich dreifunktionalen Gens mit der Bezeichnung DDX11L2 platziert, was zur Hypothese von zwei früher verschmolzenen Chromosomen nicht passt. Die miteinander in Kontakt tretenden DNA-Sequenzen, die durch Interaktionen genetische Programme koordinieren und zu dreidimensionalen Chromosomenstrukturen beitragen (topologically associating domains), unterscheiden sich zwischen den beiden Arten wie zwischen Mensch und Maus. Die Histon-Modifikationen weichen etwa 30 Prozent voneinander ab. Histone sind Proteine zum Verpacken der DNA.
Bei einem 2010 veröffentlichten Sequenzvergleich der spezifisch männlichen Region des Y-Chromosoms (MSY-Sequenz) wurde ermittelt, dass der Mensch 27 Genfamilien bzw. 78 Gene und der Schimpanse 18 Genfamilien bzw. 37 Gene hat. Der Y-chromosomale Unterschied ließ sich annäherungsweise mit dem autosomalen Genomunterschied von Mensch und Huhn vergleichen. Bei einem 2012 publizierten Vergleich der Y-Chromosomen der zwei Arten war die Differenz größer als zwischen Mensch und Rhesusaffe. Auffallend ist das Fehlen von Variation auf dem Y-Chromosom des Menschen. Während bei 42 genetisch untersuchten Männern alle Positionen eines DNA-Abschnitts aus 3.000 Basen übereinstimmten, wurden bei 23 von 101 Schimpansen Variationen auf dem Y-Chromosom gefunden. Die fehlende Variation beim Menschen signalisiert, dass die heutigen Männer von relativ wenigen männlichen Vorfahren abstammen, die vor geologisch nicht allzu langer Zeit lebten. Sie könnten ein Männer betreffendes Massensterben überstanden haben.
Bei einem 2002 publizierten DNA-Vergleich von Mensch und Schimpanse unterschieden sie sich 1,4 Prozent durch Einzelnukleotid-Differenzen und 3,4 Prozent durch kürzere oder längere Gene (Indel-Mutationen). 2005 wurde das Ergebnis durch 2,7 Prozent bei den Sequenzduplikationen ergänzt, so dass sie sich um 7,5 Prozent unterschieden. Zu der Divergenz gehörten ungefähr 35 Millionen Einzelnukleotid-Unterschiede, fünf Millionen Deletionen bzw. Insertionen und diverse chromosomale Umlagerungen. Durch präzisere Sequenziermethoden kam zusätzliches Licht in die komplizierte Thematik
So wurden in einer 2018 publizierten Studie 555 Millionen exakt sequenzierte Basenpaare der DNA von Mensch und Schimpanse mittels modernster Bioinformatiksoftware verglichen, bei der Indels als Differenzkriterium ausgewiesen wurden (Basic-Local-Alignment-Search-Tool-Algorithmus mit Gap-Extension). Der gefundene Wert betrug 16 Prozent. Er passte zu einem Befund vom Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium von 2005, bei dem von 2,8 Milliarden sequenzierten Basenpaaren des Menschen 2,4 Milliarden Basenpaare im Genom des Schimpansen gefunden wurden, was einen Unterschied von 14 Prozent ergab.
Wird die gesamte DNA inklusive der regulierenden Junk-DNA dem Vergleich beider Spezies zu Grunde gelegt, resultiert ein Unterschied von mindestens 15 Prozent, nämlich etwa 1.400 mehrfach vorliegende Gene (Copy Number Variations), zirka 2.700 Human Accelerated Regions (HAR), 634 proteinkodierende Gene des Menschen, 740 proteinkodierende Gene des Schimpansen und mindestens 120 Mikro-RNA-Gene des Menschen.
Die Mikro-RNA-Gene (miRNAs) sind RNA-Moleküle aus ungefähr 22 Nukleotiden zum Regulieren der Genaktivität. Oft ist jede miRNA durch Prozesse wie Translations-Blockade und mRNA-Abbau bei der Steuerung von Hunderten von Genen beteiligt. Laut einer Studie von 2006 wurden von 447 vor allem bei Primaten vorkommenden miRNAs 25 nur beim Schimpansen und 36 nur beim Menschen entdeckt. Bei einem Nukleotidvergleich von 9.329 Promotoren, die vor den Genen zum Initiieren der Transkription liegen, war zirka jeder dritte weniger als 90 Prozent ähnlich. Zudem werden die Promotoren von Schimpanse und Mensch teilweise anders gesteuert. Ihre Aktivitäten weichen signifikant voneinander ab.
Auch die HAR zum An- und Abschalten von Genen etwa bei der pränatalen Gehirnentwicklung unterscheiden sich teilweise deutlich. So ist der humane Enhancer (Regulationsschalter) HARE5 zum Steuern des ungefähr 300.000 Nukleotide entfernten Gens FZD8 aktiver als der Enhancer des Schimpansen. Enhancer können vor oder hinter dem kodierenden Teil des Gens liegen, das sie regulieren, nicht selten Hunderttausende Basenpaare entfernt. Mittels HARE5 werden Stammzellen zu Zellteilungen angeregt, um Vorläuferzellen von Neuronen der Großhirnrinde zu bilden, die für das Funktionieren von Sprache und Bewusstsein bedeutsam sind. Die humane Sequenz von HAR1F unterscheidet sich in 18 von 118 über das gesamte Genom verteilten Basen von der Sequenz des Schimpansen, die mit der vom Gorilla und Orang-Utan übereinstimmt.
Beim Schimpansen ist die das bei der Gehirnentwicklung beteiligte Gen ZNF558 regulierende Region in der irrtümlich als funktionslos angesehenen „Junk-DNA“ deutlich länger und inaktiv. Die kürzere Variante des Menschen ist aktiv. Das den Transkriptionsfaktor kodierende Gen ZNF558 spielt eine Rolle in Vorläuferzellen von Nervenzellen des menschlichen Gehirns und bei der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts der mitochondrialen Funktionen. Gesteuert wird die Expression von ZNF558 durch die Länge einer Reihe wiederholender Einheiten von aufeinanderfolgenden Nukleotiden (Tandem-Repeats). Die kognitive Sonderstellung des Menschen basiert vor allem auf artspezifischen Genregulierungen des keine Proteine kodierenden Erbguts. Es ist keine „DNA-Wüste“, sondern die Steuerzentrale von Millionen molekularen Schaltern. Welche Abschnitte Viren dort ins Genom integriert haben und welche Sequenzen sie übernommen und ggf. modifiziert haben, ist Gegenstand zukünftiger Forschung.
Ungefähr 18 Prozent der schwach methylierten DNA-Abschnitte von Mensch und Schimpanse divergieren. Dies könnte eine Beziehung zu häufiger beim Menschen vorkommenden Erkrankungen wie Krebs haben. Tausende Tanskriptionsfaktoren (bei der Transkription beteiligte Proteine mit Erkennungsmuster/n für Bindestellen am Ziel-Gen befinden sich beim Menschen in einem anderen Aktivitätsmodus als beim Schimpansen. Sie bilden komplexe Netzwerke mit aktivierenden und hemmenden Elementen bei der Proteinsynthese und finden sich etwa bei der Bildung des Gehirns, beim Kontakt zwischen Nervenzellen und bei mentalen Fähigkeiten.
Das Erbgut des Menschen besteht zu etwa 45 Prozent aus Komponenten, die andere Genomstellen aufsuchen können. Zu den mobilen DNA-Sequenzen, die sich unabhängig von der proteinkodierenden DNA vervielfältigen können, zählen die SINE (short interspersed elements). Dabei handelt es sich um durch RNA-Polymerase III transkribierte Retrotransposons ohne eigene Reverse Transkriptase. Mit Hilfe der enzymatischen Aktivität von LINE (long interspersed nuclear elements) integrieren sie sich an anderen Orten im Genom. In der Regel bestehen SINE aus 85 bis 500 Nukleotiden. Im Genom des Menschen nehmen die etwa eine Million SINE 11 Prozent und die zirka 500.000 LINE weitere 17 Prozent in Anspruch. Hinzu kommen die so genannten Endogenen Retroviren, die einen Genomanteil von acht bis zehn Prozent haben, über Verdoppelungen und Verluste von Genen die Größe und Struktur des Genoms beeinflussen und bei der Steuerung der Genexpression beteiligt sind.
Die am häufigsten vorkommenden SINE sind die aus nur drei Nukleotiden bestehenden Alu-Elemente. Sie finden sich unter anderem in Introns, Promotoren und im kodierenden Bereich von Genen und spielen bei Duplikationen und Rekombinationen eine Rolle. Der Mensch besitzt das Alu-Element HS6, aber nicht der Schimpanse. Ein Hinweis, dass er es in der Vergangenheit hatte, liegt noch nicht vor. Die Einzigartigkeit des Menschen zeigt sich auch deutlich beim genregulierenden Profil.
Rückblickend ist festzuhalten: Auf anatomischer und emotionaler Betrachtungsebene liegen etliche Gemeinsamkeiten beider Spezies vor. Aus genetischer und epigenetischer sowie feinmotorischer und kognitiver Sicht besteht eine tiefe und breite Kluft zwischen Schimpanse und Mensch. Sie passt nicht zu einer Verwandtschaftsbeziehung. Der Zeitraum seit der evolutionsbiologisch angenommenen Trennung vor sechs bis sieben Millionen Jahren genügt nicht zum Ausheben des Grabens. Durch die neueren Sequenziertechniken und epigenetischen Analyseverfahren wurde die lange gelehrte genetische Ein-Prozent-Differenz widerlegt.

Artikel zur Genetik und Epigenetik von Mensch und Schimpanse (Auswahl):

1. Divergence between samples of chimpanzee and human DNA sequences is 5%, counting indels (2002)
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.172510699

2. Differential Alu Mobilization and Polymorphism Among the Human and Chimpanzee Lineages (2004)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC419785/

3. Long-term reinfection of the human genome by endogenous retroviruses (2004)
https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.0307800101

4. Initial sequence of the chimpanzee genome and comparison with the human genome (2005)
https://www.nature.com/articles/nature04072

5. Diversity of microRNAs in human and chimpanzee brain (2006)
https://www.nature.com/articles/ng1914

6. Relative Differences: The Myth of 1% (2007)
https://www.science.org/doi/10.1126/science.316.5833.1836

7. Divergent Whole-Genome Methylation Maps of Human and Chimpanzee Brains Reveal Epigenetic Basis of Human Regulatory Evolution (2012)
https://www.cell.com/ajhg/fulltext/S0002-9297(12)00410-7

8. Origins of De Novo Genes in Human and Chimpanzee (2015)
https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1005721

9. Can a few non-coding mutations make a human brain (2015)?
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/bies.201500049

10. Human-Chimpanzee Differences in a FZD8 Enhancer Alter Cell-Cycle Dynamics in the Developing Neocortex (2015)
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25702574/

11. Retrotransposons as regulators of gene expression (2016)
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aac7247

12. Chromosom 2 des Menschen. Ergebnis einer Fusion (2017)?
https://www.si-journal.de/jg24/heft1/sij241-2.html

13. Das Erbgut von Mensch und Schimpanse. Wie groß ist die genetische Verwandtschaft wirklich (2019)?
https://www.si-journal.de/jg26/heft1/sij261-1.html

14. What makes us human? The answer may be found in overlooked DNA (2021)
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/10/211008105736.htm

15. A cis-acting structural variation at the ZNF558 locus controls a gene regulatory network in human brain development (2022)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1934590921003842?via%3Dihub

Ein Vortrag:
Evolution des menschlichen Gehirns. Wie aus genetischen Änderungen kognitive Leistungen werden (2022)
https://www.spektrum.de/video/evolution-des-menschlichen-gehirns/2001145?utm_source=SPNW&utm_medium=NL&utm_campaign=SPNW_NL_SCIVIEWS

Andere Artikel