Die Mär vom einprozentigen Unterschied zwischen Schimpanse und Mensch

Studien der vergleichenden Verhaltensforschung haben gezeigt, dass Schimpansen ihre Emotionen wie Freude, Ärger, Abscheu, Wut, Angst, Erstaunen und Erregung über die Mimik und Gestik ausdrücken. Durch eine ausgestreckte Hand oder eine Verbeugung bitten sie um die Pflege des Fells. Der körperliche Kontakt entfaltet wie beim Menschen eine beruhigende Wirkung. Durch Demutsgebärden reduzieren und blockieren sie die Aggressivität von Artgenossen. Sie necken sich gegenseitig, umarmen und küssen sich bisweilen zur Begrüßung und verabschieden sich.
Versuche der Malerei deuten ästhetisches Gespür an. Beim Blick in den Spiegel erkennen besonders erwachsene Schimpansinnen sich selbst, inspizieren ihren Mund mit den Zähnen, reagieren mit auffälligem Verhalten wie Hüpfen und entfernen den weißen Kreidefleck auf der Stirn, den eine Fachperson der Ethologie vorher angebracht hat. Die Jungtiere sind bis ins Teenageralter mit der Mutter unterwegs. Durch Beobachten lernen sie das Verhalten bei der Suche und Verwertung von Nahrung, der Integration in die Gruppe und anderen Alltagsbewältigungen.
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 Tausenden Wörtern sowie komplizierter Grammatik, Phonetik und Syntax erlernen. Menschenkinder können sich jede Sprache in den ersten Lebensjahren ohne schulisches Lernen wie in späteren Jahren aneignen. Bereits acht Monate alte Säuglinge merken intuitiv den Unterschied zwischen Wörtern mit lexikalischer Bedeutung wie Substantive, Verben, Adjektive und Adverbien sowie funktionalen Wörtern wie Artikel und Konjunktionen zum grammatischen Strukturieren von Sätzen. Sie erahnen die Position dieser Wortkategorien in Sätzen und ihre Funktion in der bzw. den gehörten Muttersprachen. Babys verfügen über ein genetisch fixiertes Grammatikverständnis vor dem Sprechen. Nach dem Aneignen einer Sprache können Menschen die Elemente unter Berücksichtigung grammatisch-syntaktischer Regeln beliebig miteinander kombinieren.
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. Die anstehende Schmerzlinderung kann ihm nicht mitgeteilt werden. Junge Schimpansen verkraften den plötzlichen Verlust der Mutter ohne Zuwendung durch einen Artgenossen oder Menschen auch bei ausreichendem Nahrungsangebot meistens nicht. Sie erleben den Schmerz so intensiv, dass sie sterben. Wachsen männliche Schimpansen ohne die Fürsorge der Mutter auf, sind sie später weniger konkurrenzfähig und haben weniger Nachkommen. Wie die meisten Menschenkinder leiden sie zeitlebens bei abruptem Verlust eines Elternteils in der Kindheit. Wachstumsverzögerung und andere gesundheitliche Beeinträchtigungen können die Folge sein. Vernachlässigte Waisenkinder können kürzere Telomere haben, so dass sie von altersbedingten Erkrankungen früher betroffen sein können. Eine ähnliche Auswirkung können traumatische Erlebnisse wie sexueller Missbrauch in der Kindheit haben.
Bei feinmotorischen Tätigkeiten, beim Blick auf den Mikro- und Makrokosmos sowie bei der Reflexion über das Gestern und Morgen der Erde und Lebenswelt zeigt sich der Unterschied augenfällig. Nur ein Mensch kann eine Uhr zerlegen, die abgenützten Teile auswechseln, die Federn, Räder und anderen Bestandteile reinigen, einölen und anschließend die Uhr wieder korrekt zusammensetzen. Allein der Mensch rekonstruiert die Erdgeschichte durch Untersuchung und Datierung geologischer Schichten, deutet Fossilfunde und erforscht die Existenz von extraterrestrischen Lebenswelten.
Nur die Menschheit hat eine enorme Vielfalt soziokultureller Lebensformen undzieht in Betracht, Kolonien auf einem erdähnlichen Planeten eines anderen Sonnensystems wegen der Möglichkeit eines atomaren Konfliktes, eines lebenswidrigen Klimas, einer tödlichen Pandemie oder einer globalen Impaktkatastrophe zu errichten und zu diesem Vorhaben bemannte Raumschiffe mit Warp-Antrieb zu bauen oder kosmische Wurmlöcher zu nutzen, um zwischen zwei Punkten in der Raumzeit zu reisen, ohne den dazwischen liegenden Raum zu durchqueren.
Schimpansen setzen durch Beobachten des Verhaltens erwachsener Artgenossen Steine und abgebrochene Äste beim Nahrungserwerb ein und können von Menschen trainiert werden, Bedürfnisse wie den Erhalt der Lieblingsspeise, Spielen oder Erkunden der Umgebung über Dutzende Gesten der Taubstummensprache oder eine Tastatur in verschiedenen Farben mitzuteilen. Sie widmen sich der Suche leckerer Früchte, zum Schlafen geeigneter Bäume, der Revierverteidigung, gruppeninternen Rangordnung, gegenseitigen Fellpflege und Fortpflanzung. Es wurde aber noch nie beobachtet, dass ein Schimpanse technische Produkte wie Motorsäge, Auto, Flugzeug, Rakete, Fahrstuhl, Computer, Handy, Elektronenmikroskop oder Radioteleskop anfertigt und ihre Funktionsweise versteht.

Die geringere kognitive Leistung der Schimpansen spiegelt sich im Gehirn etwa im Hirnfurchenmuster des Hinterhauptlappens und unteren Stirnlappens wider. Bei den Neuronen sind Unterschiede zwischen Mensch und Schimpanse bezüglich der Größe, Anordnung, Dichte und Form erkennbar. Im Zellkern finden sich bei Menschen 46 und bei Schimpansen 48 Chromosomen. Auf den Chromosomen wird teilweise eine andere Reihenfolge der Gene festgestellt.
Im aus phylogenetischer Sicht angenommenen Fusionsbereich des Chromosoms 2 des Menschen ist ein nicht-kodierender DNA-Bereich (Intron) des vermutlich dreifunktionalen Gens DDX11L2 platziert, was die angenommene Verschmelzung zweier Primaten-Chromosomen in Frage stellt. Die miteinander in Kontakt tretenden Erbgutsequenzen, deren Interaktionen genetische Programme koordinieren und die das Bild dreidimensionaler Chromosomenstrukturen gewährleisten (topologically associating domains), weichen bei Mensch und Schimpanse so stark wie bei Mensch und Maus ab. Bei den Modifikationen von Histonen ist bei den zwei Spezies ein Unterschied von etwa 30 Prozent zu beobachten.
Bei einem Sequenzvergleich von 2010 der spezifisch männlichen Region der Y-Chromosomen (MSY-Sequenz) von Mensch und Schimpanse wurde festgestellt, dass der Mensch 27 Genfamilien bzw. 78 Gene und der Schimpanse 18 Genfamilien bzw. 37 Gene besitzt. Demnach gibt es auf dem Y-Chromosom des Menschen etliche Gene, die der Schimpanse nicht hat. In der Studie wurde die Differenz annäherungsweise mit dem autosomalen Genomunterschied zwischen dem Huhn und dem Menschen verglichen. Bei einem 2012 durchgeführten Vergleich der Y-Chromosomen war der Unterschied zwischen Menschen und Schimpansen größer als zwischen Menschen und Rhesusaffen.
Auffallend ist das Fehlen von Variation auf dem Y-Chromosom des Menschen im Unterschied zu seinen Autosomen. Während bei 42 Menschen alle Loci eines DNA-Abschnitts aus 3.000 Basen übereinstimmten, hatten 23 von 101 Schimpansen Variationen auf dem Y-Chromosom. Die fehlende Variation beim humanen Y-Chromosom kann als Indiz angesehen werden, dass vor nicht allzu langer Zeit die männliche Population stark schrumpfte.
Bei einem 2002 publizierten DNA-Vergleich von Mensch und Schimpanse unterschieden sich etwa 1,4 Prozent durch Einzelnukleotidabweichung gemeinsamer Gene und 3,4 Prozent durch längere oder kürzere Gene (Indel-Mutationen). 2005 wurde der Befund bestätigt und durch 2,7 Prozent bei den Sequenzduplikationen ergänzt, so dass ein Unterschied von 7,5 Prozent vorlag. Damals war bekannt, dass zur Divergenz von Schimpanse und Mensch zirka 35 Millionen Einzelnukleotiddifferenzen, fünf Millionen Deletionen bzw. Insertionen und diverse chromosomale Umlagerungen gehören. Danach kam weiteres Licht durch präzisere Sequenziertechniken in die komplexe Angelegenheit.

So wurden in einer 2018 publizierten Studie 555 Millionen exakt sequenzierte Basenpaare der DNA von Mensch und Schimpanse mit Hilfe modernster Bioinformatiksoftware verglichen, bei der Indels als Differenzen ausgewiesen wurden (Basic-Local-Alignment-Search-Tool-Algorithmus mit Gap-Extension). Die gefundene Ähnlichkeit betrug 84 Prozent, woraus die Differenz von 16 Prozent resultierte. Es passte zur Publikation vom Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium von 2005, bei der 2,4 Milliarden Basenpaare des Schimpansengenoms im Humangenom mit 2,8 Milliarden sequenzierten Basenpaaren gefunden wurden, was einen Unterschied von 14 Prozent ergab.
Wird die gesamte DNA-Sequenz inklusive der so genannten „Junk-DNA“ dem Vergleich der beiden Spezies zu Grunde gelegt, ergibt sich ein Unterschied von mindestens 15 Prozent, und zwar: etwa 1.400 mehrfach vorliegende Gene (Copy Number Variations), zirka 2.700 Human Accelerated Regions (kurz HARs), 634 proteinkodierende Gene des Menschen, 740 proteinkodierende Gene des Schimpansen sowie 120 bis 130 Mikro-RNA-Gene des Menschen.
Die Mikro-RNA-Gene (kurz miRNAs) sind kurze RNA-Moleküle aus ungefähr 22 Nukleotiden zum Regulieren der Genaktivität. In der Regel 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 größtenteils bei den Primaten vorkommenden miRNAs 25 nur bei Schimpansen und 36 allein bei Menschen angetroffen.
Beim Nukleotidvergleich von 9.329 vor den Genen platzierten Promotoren zum Initiieren der Transkription war ein Drittel weniger als 90 Prozent ähnlich. Zudem werden die Promotoren von Schimpanse und Mensch teilweise anders gesteuert. Ihre Aktivität unterscheidet sich deutlich.
Die HARs zum An- und Abschalten von Genen unter anderem bei der pränatalen Gehirnentwicklung können beim Menschen deutliche Unterschiede zu denen des Schimpansen aufweisen. So ist der Enhancer (Regulationsschalter) HARE5 zur Steuerung des zirka 300.000 Nukleotide entfernten Gens FZD8 beim Menschen deutlich aktiver als beim Schimpansen. Die dadurch initiierten Reaktionen stimulieren Zellteilungen von Stammzellen, aus denen Vorläuferzellen von Neuronen der Großhirnrinde entstehen, die für Bewusstsein und Sprache bedeutsam sind. Die Sequenz von HAR1F weicht in 18 von 118 über das Genom verteilten Basen von der Sequenz des Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans ab.
In einer Studie von 2021 wurde aufgezeigt, dass die das Gen ZNF558 regulierende Region bei der Gehirnentwicklung beim Schimpansen signifikant länger als beim Menschen und inaktiv ist. Die kürzere humane Variante dagegen ist aktiv. Gemäß einer 2012 publizierten Studie differieren beim Methylierungs-Profil von Mensch und Schimpanse 18 Prozent der schwach methylierten DNA-Abschnitte. Es wird diskutiert, ob die Unterschiede im Methylierungsmuster mit häufiger beim Menschen auftretenden Erkrankungen wie Krebs in Verbindung gebracht werden könnten.
Tausende von Proteinen mit Erkennungsmuster(n) für Bindestellen am Ziel-Gen (Transkriptionsfaktoren) bilden komplexe Netzwerke mit aktivierenden und unterdrückenden Elementen der Proteinsynthese. Sie beteiligen sich unter anderem bei der ontogenetischen Entwicklung des Gehirns, der Bildung von interneuronalen Kontakten und den kognitiven Leistungen. Viele sind bei Menschen in einem anderen Aktivitätsmodus als bei Schimpansen. Der kognitiven Einzigartigkeit des Menschen liegen vor allem genregulierende Mechanismen im Gehirn zu Grunde.

Dank intensiver Forschung ist die molekulare Steuerung der Genaktivität heute in Grundzügen bekannt. Vereinfacht ausgedrückt verändern „Schreiber“ chemische Marker wie Methylgruppen der DNA und Azetylgruppen auf den Histonen, „Leser“ binden zum Regulieren der Transkription an die Marker, und „Löscher“ wie Deazetylasen entfernen die Marker. Als Nächstes stellt sich die Frage, welche übergeordneten Mechanismen die Schreiber, Leser und Löscher kontrollieren. Die komplizierte Antwort auf diese Frage wird noch gesucht.
Auf der anatomischen und emotionalen Betrachtungsebene ähneln sich Mensch und Schimpanse. Eine tiefe Kluft liegt jedoch bei der genetischen, epigenetischen, motorischen und kognitiven Ausstattung vor. Sie passt nicht zur oft zu hörenden Behauptung, dass die Schimpansen und Menschen über gemeinsame Vorfahren miteinander verwandt seien. Der seit der mutmaßlichen Trennung verstrichene Zeitraum ist zu kurz, um den breiten Graben zwischen den Unterschieden auszuheben. Die lange verkündete Differenz von einem Prozent ist ein Relikt des 20. Jahrhunderts mit den damaligen Sequenzierverfahren und sollte durch den heutigen Wissensstand ersetzt werden.

Veröffentlichungen zur Thematik:

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

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

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

5. 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

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

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

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

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

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

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

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

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