Vor rund 11.000 Jahren begann in Südwestasien ein tiefgreifender Wandel der menschlichen Lebensweise. Gemeinschaften von Jägern und Sammlern nahmen wilde Getreidearten, Hülsenfrüchte und fruchttragende Pflanzen in Kultur und legten damit die Grundlagen für die spätere Entwicklung von Agrargesellschaften. Zu den charakteristischen Veränderungen dieser frühen Phase zählt die Zunahme der Korngröße bei Getreidearten wie Gerste und Emmerweizen.
Bislang wurde dieses Phänomen überwiegend als Folge einer gezielten genetischen Selektion im Zuge des frühen Ackerbaus interpretiert. Eine neue Studie von Forschern des Exzellenzclusters ROOTS an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und der Universität Oxford zeichnet nun jedoch ein differenzierteres Bild.
„Das lässt uns die frühesten Stadien der Getreidedomestizierung neu denken“, betont Professorin Cheryl Makarewicz vom Exzellenzcluster ROOTS. Sie leitete die Studie, die in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht wurde.
Archäobotanische Untersuchungen in Jordanien
Im Mittelpunkt der Forschung stehen die frühjungsteinzeitlichen Fundplätze el-Hemmeh und Sharara im Wadi el-Hasa in Jordanien. Um die Ursachen der frühen Kornvergrößerung zu untersuchen, kombinierte das internationale Forschungsteam verschiedene Methoden der Archäobotanik und Umweltforschung.
Analysiert wurden die Form der Getreidekörner, die ökologische Zusammensetzung begleitender Pflanzenarten sowie stabile Kohlenstoffisotope in verkohlten Resten von Gerste und Emmerweizen. Durch diese Kombination unterschiedlicher Datensätze konnten die Forscher die Rolle von Umweltfaktoren und menschlichen Eingriffen genauer bewerten.
Große Körner ohne Anzeichen von Domestikation
Aus archäobotanischer Sicht gelten größere Körner und die zunehmende Verbreitung von Ackerbegleitpflanzen häufig als Hinweise auf frühe Anbaupraktiken und den Beginn der Domestikation. Wildgetreide besitzt normalerweise kleine Körner und spröde Ähren, die eine natürliche Verbreitung der Samen ermöglichen. Erst im Verlauf der Domestikation wurden größere Körner und zähe Ähren selektiert, die die Ernte erleichterten.
Die Funde aus Jordanien passen jedoch nicht vollständig in dieses etablierte Modell.
„Die Domestizierung von Nutzpflanzen war ein äußerst variabler und langwieriger Prozess, der sich über mehrere Regionen Südwestasiens erstreckte“, sagt die Erstautorin der Studie, Dr. Jade Whitlam von der Universität Oxford. „In den vergangenen zehn Jahren hat die archäobotanische Forschung gezeigt, dass der Domestizierung eine lange Phase des ‚Anbaus vor der Domestizierung‘ vorausging. Es wird angenommen wird, dass diese Phase die Bedingungen schuf, die die Entwicklung wichtiger Domestizierungsmerkmale begünstigten.“
Die untersuchten Gersten- und Emmerweizenreste zeigten in den frühesten neolithischen Phasen weiterhin typische Merkmale von Wildformen. Gleichzeitig traten jedoch erhebliche Unterschiede in der Korngröße auf.
„In el-Hemmeh und Sharara blieben die Formen von Gerste und Emmerweizen in den frühesten Phasen der Jungsteinzeit noch ‚wild‘, ohne dass Hinweise auf domestizierte Formen vorlagen“, sagte Dr. Whitlam. „Dennoch variierte die Korngröße dramatisch und reichte von Körnern typischer Wildform bis hin zu Körnern, die in ihrer Größe mit domestizierten Getreidesorten vergleichbar waren. Gleichzeitig deutet die ökologische Analyse der mit diesen Getreidesorten vorkommenden Unkrautarten darauf hin, dass sie in wenig gestörten Umgebungen wuchsen. Das stellt die Vorstellung in Frage, dass größere Körner durch Anbaumethoden wie systematische Bodenbearbeitung selektiert wurden.“
Isotopenanalyse liefert neue Erklärung
Um die Ursachen dieser Größenunterschiede zu klären, untersuchte das Team die stabilen Kohlenstoffisotope der verkohlten Getreidekörner. Diese ermöglichen Rückschlüsse auf die Umweltbedingungen während des Pflanzenwachstums.
Die Ergebnisse zeigten einen deutlichen Zusammenhang zwischen Wasserverfügbarkeit und Korngröße. Große Körner wiesen Isotopenwerte auf, die auf feuchtere Wachstumsbedingungen hindeuten, während kleinere Körner offenbar unter trockeneren Bedingungen entstanden.
„Interessanterweise weisen die Gerstenkörner, die in den Größenbereich domestizierter Körner fallen, Kohlenstoffisotopenwerte auf, die darauf hindeuten, dass sie unter feuchteren Bedingungen wuchsen“, sagt Co-Autor Dr. Pascal Flohr (CAU und Universität Oxford). „Im Gegensatz dazu weisen die kleineren Körner in Wildgröße Isotopenwerte auf, die darauf hindeuten, dass sie unter deutlich trockeneren Bedingungen gewachsen sind. Das zeigt, dass die Verfügbarkeit von Wasser einen großen Einfluss auf die Korngröße hatte.“
Umwelt statt genetischer Selektion
Die Zusammenführung archäobotanischer, ökologischer und isotopengeochemischer Daten führte zu einem überraschenden Ergebnis: Die beobachteten Unterschiede in der Korngröße lassen sich durch Umweltbedingungen besser erklären als durch genetische Veränderungen infolge früher landwirtschaftlicher Praktiken.
„Nachdem wir die archäobotanischen, unkrautökologischen und isotopischen Belege zusammengeführt hatten, wurde deutlich, dass die Umweltbedingungen eine weitaus bessere Erklärung für die beobachteten Schwankungen der Korngröße lieferten als die genetische Selektion im Rahmen der Bodenbearbeitung“, sagt Dr. Whitlam. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Fähigkeit von Getreide, sich je nach Umweltbedingungen unterschiedlich zu entwickeln, eher für die anfängliche Zunahme der Getreidekorngröße im frühen Holozän im südlichen Levantegebiet verantwortlich ist als genetische Veränderungen. Dies deutet darauf hin, dass die genetische Selektion zugunsten größerer Körner möglicherweise später stattfand als bisher angenommen.“
Neue Perspektiven auf den Ursprung der Landwirtschaft
Die Studie liefert wichtige Hinweise darauf, wie komplex und regional unterschiedlich der Übergang zur Landwirtschaft verlief. Sie spricht dafür, dass größere Getreidekörner nicht zwangsläufig als unmittelbarer Beleg für frühe Domestikationsprozesse gewertet werden können.
Stattdessen könnten Umweltfaktoren und die natürliche Anpassungsfähigkeit der Pflanzen eine entscheidende Rolle in den frühen Phasen gespielt haben. Damit rücken langfristige Wechselwirkungen zwischen Menschen, Pflanzen und Landschaften stärker in den Fokus der Forschung.
„Diese Studie verdeutlicht den Wert der Verbindung von langfristigen archäologischen Feldprojekten mit neuen analytischen Ansätzen. Durch die Integration von Erkenntnissen aus der Archäobotanik, der Analyse der stabilen Isotope und der Pflanzenökologie können wir völlig neue Fragen dazu stellen, wie sich der Übergang zur Landwirtschaft vollzogen hat. Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass pflanzenwirtschaftliche Praktiken der frühen Jungsteinzeit eher Teil der langen Geschichte der Nischenbildung durch Jäger und Sammler waren als Ausdruck einer radikal neuen Absicht zur Domestizierung“, fasst Cheryl Makarewicz zusammen.
J. Whitlam, P. Flohr, A. Bogaard, M. Charles, B. Finlayson, & C.A. Makarewicz 2026. Developmental plasticity under human management shaped cereal evolution prior to domestication in the Early Holocene southern Levant, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (32) e2535274123, https://doi.org/10.1073/pnas.2535274123 .