Iss gut, dann wirst du groß und stark, sagt man oft zu kleinen Kindern. Und das stimmt. Kinder werden im Schnitt größer, weil die Ernährung immer besser wird. Ist es theoretisch möglich, dass wir unbegrenzt wachsen, hat deshalb KR-Leserin Esther gefragt.
Wer sie beantwortet
Foto: David Ausserhofer (http://ausserhofer.de/)
Gregor Kalinkat hat Biologie an der TU Darmstadt studiert und dort sowie an der Uni Göttingen promoviert. Für seine Doktorarbeit hat er mit Spinnen, Laufkäfern und Hundertfüßern experimentiert.
Anschließend hat der gebürtige Leipziger bei der Eidgenössischen Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz am Vierwaldstätter See in der Schweiz gearbeitet.
Seit 2015 ist er am Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei in Berlin tätig. Zurzeit wird er über ein eigenes Forschungsprojekt zu Tierpersönlichkeiten und Räuber-Beute-Interaktionen finanziert und arbeitet überwiegend mit Fischen.
Die ausführliche Antwort von Gregor
Ich finde, das ist eine sehr interessante Frage, anhand derer man sich vielen faszinierenden Aspekten der Biologie nähern kann. Fakt ist: Wir werden größer. Der durchschnittliche deutsche Mann ist heute 1,78 Meter groß. Vor gut 100 Jahren waren es noch 15 Zentimeter weniger. Grund dafür, dass die durchschnittliche Körpergröße pro Dekade um einen Zentimeter zunimmt, sind die veränderten Lebensbedingungen.
Menschen haben heute eine bessere medizinische Versorgung und besseres Essen. Auch eine weniger schadstoffbelastete Umwelt vor allem in den ersten 20 Lebensjahren trägt zum Wachstum bei, meinen Wissenschaftler. Den größten Sprung nach dem Zweiten Weltkrieg haben übrigens die Japaner gemacht, von 1,60 Meter in den 1950er Jahren auf nun 1,72 Meter. Gar nicht gewachsen sind die Nordkoreaner.
Wohlstand entscheidet über die Körpergröße
Interessant ist der Vergleich zwischen Süd- und Nordkorea, den die Anthropologin Sunyoung Pak von der Seoul National University vorgenommen hat. Pak hat ermittelt, dass 20-jährige Männer aus dem Norden durchschnittlich sechs Zentimeter kleiner sind als ihre Altersgenossen aus dem Süden. Schuld daran sei vor allem die Nahrungsknappheit. Die Körpergröße spiegelt den Wohlstand einer Nation wider. Auch in unserer Gesellschaft manifestiert sich das, wie der Wirtschaftswissenschaftler John Komlos und der Soziologe Peter Kriwy in einer Studie gezeigt haben: Westdeutsche Männer der Oberschicht sind demnach vier Zentimeter größer als die der Unterschicht.
Aber ist dieses Wachstum theoretisch unbegrenzt? Wäre ich ein Mediziner, würde ich vielleicht zuerst auf die bekannten Fälle von Riesenwuchs verweisen, da liegt der bisher belegte Rekord bei 2,72 Meter, aufgestellt von Robert Wadlow. Zu mehr hat es bisher also offensichtlich noch nicht gereicht. Wadlow ist als bislang größter Mensch in die Medizingeschichte eingegangen.
Riesenwuchs birgt gesundheitliche Probleme
Wie die meisten übergroßen Patienten hatte auch der Amerikaner erhebliche gesundheitliche Probleme. Er litt an einer Überproduktion von Wachstumshormonen in der Hirnanhangdrüse (Hypophyse), aufgrund eines (gutartigen) Tumors (medizinisch: Hypophysenadenom). Sein immenses Blutvolumen überstrapazierte Herz und Kreislaufsystem, die Knochen wurden fragil. Er starb bereits im Alter von 21 Jahren, und auch wenn eine Infektion schuld daran war, vermuten Mediziner, dass er auch sonst nicht sehr viel älter geworden wäre.
Viele der potenziellen gesundheitlichen Probleme, mit denen besonders große Menschen rechnen müssen, ergeben sich aus den biologischen und biomechanischen Gesetzmäßigkeiten, die ich nun erklären möchte.
Ehrlich gesagt, könnte man die Frage auf so vielen Ebenen (ausführlich) beantworten, dass man fast eine Mini-Serie an Artikeln daraus machen könnte, denn neben der Biomechanik und der Physiologie ist auch die Ebene der Evolution wichtig.
Aber da ich selber Biologe und Tierökologe bin (und kein Mediziner), konzentriere ich mich auf das erste. Eine der Fragestellungen, mit denen ich mich in den vergangenen Jahren beschäftigt habe ist, wie Körpergrößen unter Tieren, die in Gemeinschaften leben, verteilt sind. Also, warum etwa Mäuse klein und ihre Räuber wie Füchse groß sind. Daran schließt die Frage an, wie sich diese Größenverhältnisse von räuberischen Tieren und ihrer Beute auf die Artenvielfalt auswirken.
Das zugrunde liegende Prinzip dabei ist, dass größenbasierte Gesetzmäßigkeiten das Jagdverhalten und den Jagderfolg von Raubtieren genauso bestimmen wie das Fluchtverhalten und den Fluchterfolg der Beutetiere. Viele der für Jagd und Flucht relevanten Fähigkeiten von Tierarten sind dabei in vorhersagbaren Rahmen von der Körpergröße bestimmt. So haben ganz allgemein größere Tiere wie der Fuchs in der Regel einen größeren Wahrnehmungsradius als etwa die Maus. Außerdem können sie weitere Strecken in höherem Tempo zurücklegen.
Die menschlichen Organe sind nicht für Riesen ausgelegt
Daher möchte ich die Frage, wie groß Menschen werden könn(t)en, gerne aus einem anderen Blickwinkel betrachten: In der Biologie nennen wir das zugrundeliegende Prinzip „allometrische Skalierung“. Dies bedeutet, dass bei Größenveränderungen auch die Größenverhältnisse zwischen den verschiedenen Organen nicht gleichbleibend sind. Würde zum Beispiel der Kopf vom Säugling zum Erwachsenen proportional zur Gesamtlänge des Körpers zunehmen, müsste unser Kopf circa 45 Zentimeter hoch sein. Auch die Leistung eines Organismus kann beispielsweise nicht kurzerhand von klein auf groß übertragen werden.
Bei unterschiedlich großen Säugetieren, wie Maus und Elefant, die ja jeweils eine gleichbleibende Körpertemperatur aufrechterhalten müssen, ist einer der kritischen Faktoren das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen. Ändert sich dieses, so hat das weitreichende Folgen. Die Maus hat relativ gesehen viel mehr Oberfläche, so dass Wärmeverlust für sie ein zentrales Problem darstellt.
Eine andere fundamentale Größe, die insbesondere für die Betrachtung sehr großer Lebewesen relevant ist, ist die Schwerkraft. Es ist ja bekannt, dass große Wale unter ihrem eigenen Gewicht ersticken und nur im Wasser lebensfähig sind. Nehmen wir nun Maus und Elefant: Für den Elefanten ist die Schwerkraft in Form eines Sturzes, bei dem er sich sämtliche Knochen bricht, ein deutlich größeres Problem als für Mäuse, für die der Wärmeverlust dafür umso gefährlicher ist. Gleichzeitig ist es für die Maus nahezu unmöglich, bei einem Sturz aus großer Höhe umzukommen, da die Schwerkraft keine so gravierenden Auswirkungen auf sie hat wie auf den Elefanten. An dieser Stelle sei schon mal darauf hingewiesen, dass wir für die Ausführungen hier davon ausgehen, dass die hypothetischen Riesenmenschen der Zukunft Landtiere bleiben und sich nicht plötzlich für ein Leben im Meer entscheiden.
Halten wir an dieser Stelle fest, dass es eine Reihe von fundamentalen physikalischen Grenzen dafür gibt, wie groß bestimmte Organismengruppen, etwa bestimmte Säugetiere, werden können. Die Unterscheidung verschiedener Organismengruppen ist dabei besonders wichtig, da in der Biologie und somit auch in der evolutionären Stammesgeschichte die verschiedenen Gruppen durch unterschiedliche Baupläne voneinander abgegrenzt sind. So haben die größten Landtiere alle ein sogenanntes Endoskelett, also ein Stützgerüst, das im Inneren des Körper ist, während viele Wirbellose ein Exoskelett besitzen, bei dem die gesamte Stabilität von der Außenhülle garantiert wird (typisch zum Beispiel für Insekten). Im direkten Vergleich zwischen Insekten und Wirbeltieren wird sehr schnell klar, dass die Bauweise des Exoskeletts es Insekten möglich macht, weiter und höher zu gelangen, es ihre Größe aber gleichzeitig limitiert, zumal uns ja keine Insekten von der Größe eines Hundes geschweige denn eines Elefanten bekannt sind.
Giraffen haben eine doppelt so hohen Blutdruck wie Menschen
Um unser Gedankenexperiment mit den potenziell riesigen Menschen nun noch zum Ende zu führen, hilft es, sich die physiologischen und anatomischen Anpassungen beim höchsten lebenden Landtier anzuschauen: Die Giraffe braucht einen doppelten so hohen Blutdruck wie wir Menschen, damit das Blut entgegen der Schwerkraft die bis zu zwei Meter vom Giraffenherzen zum Giraffenhirn überwinden kann. Die Arterien der Giraffe haben spezielle Anpassungen, um diesem Druck dauerhaft standzuhalten.
Zusätzlich hat die Giraffe auch noch eine Art Ventilsystem, das verhindert, dass ihr beim Trinken (also wenn sie den Kopf senken muss) das sauerstoffarme, venöse Blut in den Kopf zurückströmt. Wenn wir also genauso groß werden sollten wie die Giraffe, würden ähnliche Herausforderungen auf unsere Körper warten. Um das zu überleben, wären definitiv erhebliche Veränderungen an unserem Körper, insbesondere an unserem Kreislaufsystem und unserem Skelett, nötig (man vergleiche die bereits erwähnten verstärkten Arterien der Giraffe oder die kräftigen Beine des Elefanten mit im Querschnitt deutlich dickeren Knochen).
Man kann also abschließend die eingangs gestellte Frage dahingehend beantworten, dass es biologische und physikalische Grenzen gibt, die es als extrem unwahrscheinlich erscheinen lassen, dass Menschen jemals so groß wie (oder gar noch größer) als Giraffen und Elefanten werden. Mediziner schätzen übrigens, dass die biologische Grenze bei 2,75 Meter liegt. Ich sehe zwar eine kleine Chance, dass wir mit entsprechendem „Gene Editing“ in ein paar hundert Jahren Super-Menschen mit Giraffen- und Elefanteneigenschaften kreieren könnten. Aber wenn ihr mich fragt, sind das keine allzu verlockenden Aussichten.
Christian Gesellmann hat beim Erarbeiten des Beitrags geholfen; gegengelesen hat ihn Vera Fröhlich; das Aufmacherbild hat Martin Gommel ausgesucht: iStock / vvita