Arvemateriale afslører forskellen på nutidsmenneske og oldtidsmenneske
Det komplette arvemateriale fra denisovaen - søsterarten til neandertaleren - kaster nyt lys på vores nærmeste slægtninge og viser, hvad der adskiller moderne mennesker fra ældre mennesketyper.

Her ses forskerne i gang med udgravningen af en Denisova-hule. (Foto: Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)

Det er lykkedes forskere at kortlægge det komplette arvemateriale fra den 30-80.000 år gamle søsterart til neandertaleren, denisova-mennesket, lige så detaljeret, som hvis det var et nulevende menneske.

Arvematerialet giver ny viden om vores nære slægtninge, og giver et direkte indblik i de genetiske forandringer, som skabte mennesket.

Siden vores og denisovaens udviklingslinjer skiltes, udviklede vi hurtigt en enestående varieret kultur og imponerende teknologi, som i sidste ende betød, at vi blomstrede op og koloniserede hele kloden, mens de ældre mennesketyper visnede væk og uddøde.

»Det måske mest spændende for mig at se er, at vi nu har et komplet katalog over, hvad der skete i den allersidste del af vores evolution,« sagde lederen af studiet professor Svante Pääbo fra Max Planck Instituttet i Leipzig, Tyskland på en pressekonference for nylig.

Bygger på helt ny metode

Svante Pääbo er en af verdens førende forskere inden for fossilt DNA og har i 2010 og 2011 kortlagt henholdsvis en foreløbig udgave af neandertalerens og denisovaens arvemateriale.

Fakta

Denisovaen

- Levede for 30-80.000 år siden.

- Har formentlig været udbredt fra Sibirien hele vejen det til østlige Asien og mod syd til Det indiske Ocean.

- Genetisk set en søsterart til neandertalerne, men da man kun har to kindtænder og en lillebitte knogle fra en lillefinger, er det usikkert, i hvor høj grad de har set ud som neandertalerne.

Det arvemateriale, der nu offentliggøres i det videnskabelige tidsskrift Science, bygger på en helt ny metode, som er udviklet gennem de sidste tre år af molekylærbiologen Matthias Meyer fra Svante Pääbos forskningsgruppe.

»Det særlige er, at den tager højde for de specielle problemer, der er med fossilt DNA,« siger Matthias Meyer og fortsætter:

»Groft sagt, giver den 10 gange så meget information.«

Arvemateriale kan nærstuderes

Det ved han, fordi forskerne har kørt de nye eksperimenter på en rest af det materiale, de også brugte i 2011.

Men hvor de dengang kun kunne få hvert bogstav i arvematerialet kortlagt 1,9 gange i gennemsnit, giver den nye metode nu så meget mere information, at hvert bogstav er kortlagt 30 gange i gennemsnit.

Det ældgamle arvemateriale blev hevet frem på dette laboratorie. (Foto: Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)

Det betyder, at fejl er minimeret, og at man for alvor kan begynde at nærstudere arvematerialet.

Det har forskerne gjort på en lang række måder. For at starte med os selv, har de fundet 111.812 enkelte DNA-baser i moderne menneskers arvemateriale, der er forskellige fra denisovaens.

Zoomer ind på 23 genetiske ændringer

Det er mutationer hos vores forfædre, der er opstået, siden vores udviklingslinje skiltes fra denisovaens for ca. 500.000 år siden, og som i dag er udbredt til næsten alle nulevende mennesker.

»Det fantastiske er, at det ikke er en astronomisk lang liste,« siger Svante Pääbo.

Listen bliver endnu kortere, når man zoomer ind på baseforandringer, der ændrer på cellens arbejdsheste - proteinerne - der står for al den biologiske aktivitet.

Fakta

Mennesket og neandertaleren menes at være opstået fra Homo heidelbergensis som to linjer, der skiltes for cirka 500.000 år siden.

Den eventyrlystne linje udforskede verden uden for Afrika og udvikledes til neandertalerne i vest og denisova'erne i øst.

Vi er efterkommere af den linje, der blev i Afrika, og først for 75-100.000 år siden vovede sig uden for moder kontinentet.

Her er kun 260 proteiner berørt, og hvis man zoomer yderligere ind på de ændringer, der gennem millioner af år er bevaret i næsten alle aber og menneskeaber, men lige præcis er forandret i vores linje i de sidste få hundrede tusinde år, kommer man ned på 23 genetiske ændringer.

Otte gener for hjernens funktion

De 23 genetiske ændringer er rigtig gode kandidater til at være de gener, der så at sige er opskriften på, hvad det er, der gør mennesket til menneske.

Meget interessant finder man her otte gener, som har med hjernens funktion og nervesystemets udvikling at gøre – det er gener med de mundrette navne: NOVA1, SLITRK1, KATNA1, LUZP1, ARHGAP32, ADSL, HTR2B, CBTNAP2.

Der er også gener iblandt, som har med huden, tænderne og synet at gøre.

Svante Pääbo peger på CBTNAP2 som det måske mest spændende, fordi det er et gen, som kan påvirke de sproglige evner. Genet er reguleret af et andet gen, kaldet FOXP2, som man allerede ved er vigtigt for udviklingen af tale og sprog.

Et nyt, stærkt redskab

Denisova-hule i det sydlige Siberien i Rusland. (Foto: Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)

Mennesker har to unikke mutationer i FOXP2-genet, der ikke findes hos chimpanser. Disse to mutationer findes også hos både denisovaen og neandertaleren, og kunne indikere at deres kommunikationsevner var på højde med vores.

Men med det nye fund er det fristende at spekulere på, at der alligevel kan have været en afgørende forskel et trin længere nede på genet CBTNAP2, som styres af FOXP2.

De præcise konsekvenser for vores biologi af de små genetiske variationer ligger desværre endnu uden for vores viden, men med genomet har forskere verden over fået et stærkt redskab til at zoome ind på de mest spændende forandringer og bidrage brik for brik til billedet af, hvad der skabte os mennesker.

Havde meget lav genetisk variation

Svante Pääbo siger, at hans egen og andre grupper burde kunne udrede trådene inden for det kommende årti.

Ud over os selv afslører genomet naturligvis også en del om de gådefulde denisovaer, blandt andet at de ligesom os havde 46 kromosomer (chimpanserne har 48), at det konkrete individ er en pige (Y kromosomet mangler) og at hun og hendes folk var mørklødede, havde brune øjne og mørkt hår.

CT-skanning af Denisova-fingerknogle. (Foto: Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)

Genomets kvalitet er så høj, at forskerne både kan se faderens og moderens arvemateriale fra det ene individ og herfra bl.a. vise, at denisova'erne havde meget lav genetisk variation.

De kan udelukke, at det skyldes incest og indavl, og de mener, at denisova'erne som folk må stamme fra en gruppe af ret få individer og aldrig rigtig blomstrede op.

»Måske viser det, at de konstant kæmpede for at overleve,« siger Matthias Meyer.

Affære mellem denisova-mænd og menneskekvinder

Denisova-genomet bekræfter også et tidligere fund af, at nulevende mennesker på Ny Guinea og i Australien har 3-5 procent denisova-DNA i deres genom.

Det vidner om en affære mellem de to mennesketyper i vores forhistorie. Men nu kan forskerne skimte en meget interessant detalje.

Denisova-arvematerialet blev blandt andet trukket fra to tænder. (Foto: Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)

Ifølge professor David Reich fra Harvard University, Boston, USA, som er medforfatter på studiet, kan det se ud, som om affæren har været i mellem denisova-mænd og menneskekvinder.

Det nye genoms store nøjagtighed gør det nemlig muligt at vise, at der er mindre denisova-DNA på det kvindelige kønskromosom X end på de andre kromosomer.

Manden giver kun et X-kromosom videre halvdelen af gangene (til pigebørn), mens kvinden altid giver et X videre, så det kan forklare ubalancen.

Ny metode kan revolutionere feltet

Ifølge David Reich kan en alternativ forklaring dog også være, at der har været en evolutionær selektion imod X'et fra denisovaerne.

»Det er fantastisk, hvordan vi begynder at kunne lære om forhistorien ud fra de her data‚« siger David Reich.

Og det er næppe sidste gang, vi kommer til at høre om vores forhistorie ud fra fossilt arvemateriale. Matthias Meyers nye metode kan revolutionere feltet og åbne for at kortlægge endnu ældre fund.

»Det vil være en drøm at kunne kortlægge en mennesketype, der er over 100.000 år gammel‚« siger Meyer og peger på for eksempel Homo heidelbergensis, som er neandertalerens og vores fælles forfader.

I første omgang kaster forskerne sig over neandertalerens arvemateriale igen og håber, at den nye metode vil give et ligeså detaljeret neandertal-genom.