Wie Licht die Evolution des Menschen geprägt hat

Über den grössten Teil unserer Evolutionsgeschichte war menschliches Handeln an das Tageslicht gebunden. Zwar hat uns die Technik von diesen uralten Schlaf-Wach-Rhythmen unabhängiger gemacht, doch vieles deutet darauf hin, dass Sonnenlicht uns geprägt hat und weiterhin prägt.

Wir sind nicht nur nach wie vor meist tagsüber wach und schlafen nachts – Licht beeinflusst auch zahlreiche weitere Aspekte unserer Biologie.

Möglicherweise brachte Licht unsere Vorfahren dazu, aufrecht auf zwei Beinen zu gehen. Es hilft zudem zu erklären, wie sich unsere Hautfarbe entwickelte, weshalb manche Menschen lockiges Haar haben und sogar, warum sich unsere Augen in ihrer Grösse unterscheiden.

Wie wir in späteren Beiträgen dieser Reihe untersuchen werden, formt Licht auch unsere Stimmung, unser Immunsystem, die Funktionsweise unseres Darms und vieles mehr. Licht kann uns krank machen, Hinweise auf die Ursache einer Erkrankung liefern und sogar zur Behandlung beitragen.

Millionen Jahre Evolutionsgeschichte bedeuten, dass Menschen noch immer stark vom Licht geprägte Lebewesen sind.

Wir richteten uns auf und verliessen dann Afrika

Die ersten modernen Menschen entwickelten sich im warmen Klima Afrikas. Eine mögliche Erklärung dafür, dass Menschen begannen, auf zwei Beinen aufrecht zu gehen, ist die Verringerung der Belastung durch intensives Sonnenlicht. Stehen wir aufrecht und die Sonne steht direkt über uns, trifft deutlich weniger Sonnenstrahlung auf unseren Körper.

Auch lockiges Haar könnte vor der heissen Sonne geschützt haben. Nach dieser Hypothese bildet es eine dickere isolierende Schicht als glattes Haar und schirmt dadurch die Kopfhaut ab.

Frühe Homo sapiens verfügten mit stark pigmentierter Haut über einen zusätzlichen Sonnenschutz. Sonnenlicht baut Folat (Vitamin B9) ab, beschleunigt die Alterung und schädigt die DNA. In den hellen Lebensräumen unserer Vorfahren schützte dunkle Haut davor. Zugleich liess sie weiterhin genügend UV-Licht durch, um die lebenswichtige Bildung von Vitamin D anzuregen.

Als Menschen jedoch gemässigte Regionen mit schwächerem Licht besiedelten, entwickelten sie wiederholt hellere Haut – über unterschiedliche Gene in verschiedenen Populationen. Dieser Wandel verlief rasch, vermutlich innerhalb der vergangenen 40.000 Jahre.

In Polnähe ist die UV-Strahlung geringer, weshalb weniger Pigmentierung erforderlich war, um den Abbau von Folat durch Sonnenlicht zu verhindern. Ein hellerer Teint liess ausserdem mehr des knappen Lichts in die Haut, sodass der Körper Vitamin D bilden konnte. Allerdings hatte dies einen erheblichen Nachteil: Weniger Pigmentierung bedeutete auch weniger Schutz vor Sonnenschäden.

Dieser evolutionäre Hintergrund trägt dazu bei, dass Australien weltweit zu den Ländern mit den höchsten Hautkrebsraten gehört.

Aufgrund der Kolonialgeschichte sind mehr als 50 Prozent der Australierinnen und Australier anglo-keltischer Abstammung und haben helle Haut, die in eine Umgebung mit hoher UV-Strahlung gelangte. Es überrascht daher kaum, dass Australien als „ein sonnenverbranntes Land“ bezeichnet wird.

Sonnenlicht hat auch zur Vielfalt menschlicher Augen beigetragen. Menschen aus hohen Breitengraden besitzen weniger schützende Pigmente in ihren Iris. Zudem haben sie grössere Augenhöhlen – und vermutlich auch grössere Augäpfel –, möglicherweise um mehr des wertvollen Lichts aufzunehmen.

Diese Merkmale machen Australierinnen und Australier europäischer Abstammung erneut besonders anfällig für das intensive Licht des Landes. Daher ist es wenig erstaunlich, dass Australien aussergewöhnlich hohe Raten von Augenkrebs aufweist.

Unsere innere Uhr lässt sich nicht abschütteln

Unser zirkadianer Rhythmus – der von Gehirn und Hormonen gesteuerte Wach-Schlaf-Zyklus – ist ein weiterer gewichtiger Teil unseres durch Licht ausgelösten evolutionären Erbes.

Menschen sind an Tageslicht angepasst. Bei hellem Licht sehen wir gut und verfügen über ein ausgeprägtes Farbsehen. In schwachem Licht ist unsere Sehleistung dagegen schlecht, und uns fehlen Fähigkeiten wie ein besonders scharfes Gehör oder ein ausgeprägter Geruchssinn, die dies ausgleichen könnten.

Auch unsere nächsten Verwandten – Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans – sind tagsüber aktiv und schlafen nachts. Das stützt die Annahme, dass die frühesten Menschen ein vergleichbares tagaktives Verhalten zeigten.

Wahrscheinlich reicht diese Lebensweise in unserer Evolutionsgeschichte noch weiter zurück: über die Menschenaffen hinaus bis zu den frühesten Primaten.

Die ersten Säugetiere waren überwiegend nachtaktiv und nutzten ihre geringe Körpergrösse sowie die Dunkelheit, um sich vor Dinosauriern zu verbergen. Der Meteoriteneinschlag, der diese furchteinflössenden Reptilien auslöschte, ermöglichte es jedoch einigen überlebenden Säugetieren – insbesondere den Primaten –, eine weitgehend tagaktive Lebensweise zu entwickeln.

Haben wir unser Muster der Tagesaktivität direkt von diesen frühen Primaten geerbt, gehört dieser Rhythmus seit nahezu 66 Millionen Jahren zur Evolutionsgeschichte unserer Abstammungslinie.

Das erklärt, weshalb unsere 24-Stunden-Uhr so schwer abzulegen ist: Sie ist tief in unserer evolutionären Vergangenheit verankert.

Fortschritte in der Beleuchtungstechnik haben uns schrittweise immer stärker von der Abhängigkeit vom Tageslicht befreit: Feuer, Kerzen, Öl- und Gaslampen und schliesslich elektrisches Licht. Theoretisch können wir daher zu jeder Zeit arbeiten und unsere Freizeit gestalten.

Doch wenn unsere körpereigenen täglichen Rhythmen gestört werden – etwa durch Schlafmangel, Schichtarbeit oder Jetlag –, nehmen unsere geistige und körperliche Leistungsfähigkeit ab.

Zukunftsforschende haben sich bereits mit den zirkadianen Rhythmen beschäftigt, die für ein Leben auf dem Mars erforderlich wären. Glücklicherweise dauert ein Marstag etwa 24,7 Stunden und ähnelt damit unserem eigenen Tag. Dieser geringe Unterschied dürfte für die ersten mutigen Marskolonistinnen und -kolonisten die kleinste Sorge sein.

Licht verändert uns weiterhin

In den vergangenen etwa 200 Jahren hat künstliche Beleuchtung dazu beigetragen, uns teilweise von unseren angestammten zirkadianen Rhythmen zu entkoppeln. In den jüngsten Jahrzehnten hatte dies jedoch Folgen für unser Sehvermögen.

Viele Gene, die mit Kurzsichtigkeit (Myopie) verbunden sind, wurden innerhalb von nur 25 Jahren häufiger – ein auffälliges Beispiel für rasche evolutionäre Veränderungen im menschlichen Genpool.

Besteht eine genetische Veranlagung für Myopie, erhöht eine geringere Exposition gegenüber natürlichem Licht – bei gleichzeitig längerer Zeit unter künstlichem Licht – die Wahrscheinlichkeit dafür. Diese sichtbaren Veränderungen haben sich innerhalb der Lebensspanne vieler Menschen vollzogen.

Licht wird unsere Biologie in den kommenden Jahrtausenden zweifellos weiterhin formen, doch die langfristigen Auswirkungen lassen sich möglicherweise nur schwer vorhersagen.

Mike Lee, Professor für Evolutionsbiologie (gemeinsame Berufung mit dem South Australian Museum), Flinders University

Dieser Artikel wurde unter einer Creative-Commons-Lizenz von The Conversation erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.