Fortidsmenneskers DNA bringer os tættere på, hvad der gør mennesket unikt
Forskere kortlægger neandertaler og denisova-DNA i mennesker og finder, at vores forfædre har haft sex på tværs mindst fire gange. Samtidig finder de fire områder af genomet, der gør mennesket unikt.

Forskere afslører nu, at neandertalerne og denisovaerne har været med til at forme det moderne menneske. Her ses en rekonstruktion af en neandertaler. (Foto: Photaro, Wikimedia Commons.)

 

Forskere dokumenterer nu, at forfædre til nulevende mennesker fik børn med neandertalerne og deres søsterart denisovaen ved mindst fire lejligheder i forhistorien.

Fundene viser, at vores forfædre fik DNA, som hjalp deres overlevelse og frem til i dag, har formet hvem vi er.

Men det mest opsigtsvækkende er det, der mangler: De finder store klinisk rensede regioner, hvor ingen af de over 1.500 undersøgte individer har det mindste spor af DNA efter neandertal og denisova.

»Det er virkelig cool, for det peger på disse regioner som særligt vigtige for det unikke ved mennesket,« siger studiets førsteforfatter Benjamin Vernot, der er post-doc. ved Max Planck Instituttet i Leipzig.

Her har direktøren Svante Pääbo længe været førende indenfor fossil DNA og for eksempel kortlagt både neandertal- og denisova-genomet, som gav de første fingerpeg om, at vores forfædre parrede sig med de andre mennesketyper på vores vej ud af Afrika for over 50.000 år siden.

Læs også: Komplet neandertal-genom fuld af sex og overraskelser

»Det går jo stærkt, der kommer nyt hele tiden,« siger professor Mikkel Heide Schierup ved Center for Bioinformatik (BiRC) på Aarhus Universitet, der ikke har deltaget i studiet.

»Man får det her komplette billede af, at der har været masser af genudveksling mellem de tidlige mennesketyper og os. Og at vi på en eller anden måde nok må have været mere ens, end vi har gået og troet.«

Han kalder studiet et eksempel på "genetisk arkæologi" og siger, at det falder godt i tråd med flere andre nylige studier. 


Til sammen giver studierne et nyt billede af vores udviklingshistorie, hvor man går fra en simpel fortælling om menneskearter, der afløste hinanden én efter én, til nu at tegne et komplekst billede af mange samtidige mennesketyper, der befolker verden og oven i købet parrer sig.

Det nye studie er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Science.

Vi har fortids-DNA - men hvilket?

Vi har i efterhånden vidst i et par år, at nulevende ikke-afrikanere er efterkommere af et intimt møde mellem neandertalere og moderne mennesker.

Vi har også vidst, at nogle mennesker mødte den gådefulde denisova, som vi stort set kun kender fra en lillefingerknogle fundet i Sibirien.

Alle ikke-afrikanere bærer på 1,5-4 pct. af neandertalernes gener og mennesker fra Melanesien, et område i Stillehavet inkl. Papua Ny Guinea og omkringliggende øer, bærer yderligere på 2-4 pct. denisova DNA.

Nu stikker Vernot og kolleger så spaden et stik dybere og kortlægger præcis hvilke dele af arvematerialet, der findes på tværs af alle befolkninger, for bedre at forstå de møder og hvordan det har påvirket vores udviklingshistorie.

De ser på 1.496 fulde genomer i en database kaldet "1.000 Genome Project," med individer fordelt over cirka 150 befolkninger fra det meste kloden, og kortlægger yderligere genomerne af 35 individer fra Melanesien for at få denisovaens historie med.

Dermed kan de for første gange bygge et katalog over både neandertalernes og denisovaernes bidrag til nulevende menneskers arvemateriale.

Skanner genomerne for stumper af fortidsmenneske-DNA

Forskerne bruger nye avancerede statistiske metoder til identificere stykkerne af DNA fra fortidsmenneskene. Det er ikke let, fordi vi er så nært beslægtede, at arvematerialet er næsten ens.

Kort fortalt bruger de et smart kneb, hvor de opdeler hvert individs genom i mange små bidder af ca. 50.000 DNA-baser. De måler så hver bids alder på to måder.

Den ene ved at tælle, hvor mange mutationer der er - menneske-DNA vil have cirka 50 og neandertal/denisova cirka 56. Den anden bygger på, at vores kromosom-par blandes for hver generation, så de oprindelige kromosomer med tiden brydes op i mindre og mindre stykker. Så lange stykker er udtryk for "ungt" DNA, som er kommet ind for nyligt.

»Så det vi leder efter er gamle stykker, der er overraskende lange,« siger Benjamin Vernot.

Og så bruger de kendte DNA-markører for neandertalere og denisovaer til at se, om DNA-stykket kommer fra den ene eller den anden.

Positive gener fra neandertal og denisova

På den måde kan de ikke bare se, hvor meget neandertal og denisova-DNA hver af de godt 1.500 individer fra de 150 befolkninger har, men også præcis hvilke.

De får et katalog, der viser, at 40 procent af neandertalerens arvemateriale lever videre i nulevende mennesker, mens de resterende 60 procent ser ud til at være gået tabt. For denisovaen finder de 10 pct. (men har også blot 35 individer med denisova DNA).

Der er tegn på, at nogle gener har bidraget positivt til vores forfædres overlevelse som f.eks. immungener, hvilket giver god mening, fordi vores forfædre ankom til fortidsmenneskene miljøer, hvor fremmede sygdomme truede.

Et studie af Pääbo og co. tidligere på ugen viste, at vores tre udviklingslinjer skiltes for 600-800.000 år siden, så da vores forfædre ankom i de sidste ca. 50.000 år har neandertalerne og denisovaerne haft masser af tid til at få stærke lokalt tilpassede varianter af immungenerne.

Læs også: DNA bringer os tæt på menneskets forfader og ryster stamtræet

På den måde kunne vores forfædre skyde en evolutionær smutvej ved at parre sig med de "indfødte".

Knaldede fortidsmennesker mindst fire gange

Det vidste forskerne til dels godt i forvejen, men det sjove er, at de nu kan se, at der er forskel på befolkningerne.

»Måske har halvdelen af østasiater en bestemt neandertal-variant, mens næsten ingen europæere har den variant, og det viser, at den har været en fordel i Østasien men ikke i Europa,« siger Vernot.

Men det viser også noget andet.

Populationsgenetikerne Joshua Akey (venstre) og Benjamin Vernot gennemgår modeller over menneskets evolution. De har nu undersøgt, hvordan fortidsmenneskers DNA er fordelt i nulevende mennesker og finder, at vi må have parret sig mindste tre gange med neandertalere og én gang med søsterarten denisovaen, samt at områder af vores DNA, som ser ud til at indeholde genetiske elementer, gør mennesket til menneske. (Foto: Clare McLean.)

For når forskerne putter de nye data ind i deres modeller, afslører mønstrene af de forskellige befolkningers fortidsmenneske-DNA blandinger, at der må være sket mere end et møde.

Den bedste model peger på, at østasiater har fået børn med neandertalere tre gange, europæere to gange og melanesere en gang, samt at melaneserne også har mødt denisovaerne en gang, mens afrikanere hverken har mødt den ene eller den anden.

 

Kommer tæt på det, der gør mennesket unikt

Det mest opsigtsvækkende fund er nogle områder i genomet, hvor fortidsmenneskenes gener ikke har været en fordel hos nogen befolkninger i verden.

Faktisk er de områder så forbløffende "rene", at fortidsmenneskene DNA må have betydet, at individet havde vanskeligt ved at overleve og dermed er stykkerne med tiden renset.

»Vi har tidligere set, at dele af vores genom ser ud til at være renset for neandertal-gener, men når man kun har set det én gang aner man ikke, om det bare er tilfældigt,« siger Vernot.

»Nu ser vi det også med generne fra denisovaen og det peger på, at de områder er afgørende for os som art.«

Konkret er der tale om fire "no-go zoner" på hver cirka 10 millioner DNA-baser på fire forskellige kromosomer.

De indeholder hundreder af forskellige gener med et forvirrende miks af funktioner, men når man ser nøjere efter, viser de sig at være beriget for gener relateret til hjernens funktion.

»Der er flere gener relateret til autisme, og flere gener udtrykt i bestemte dele af hjernen, end man skulle forvente tilfældigt,« siger Benjamin Vernot.

 

Genet, der gør os til mennesker

Et af områderne er på kromosom 7 og indeholder et meget omtalt gen, FOXP2.

Det har Pääbo's gruppe tidligere vist er vigtigt for artikulering og vores sprog.

Sammenlignet med chimpansen har menneskets FOXP2 gen to mutationer og det har fået forskerne til at spekulere på, at dette er en afgørende brik i den lille forskel, der gør mennesket til menneske og abe til abe.

De samme ændringer ses hos neandertalere og denisovaer, men nu viser det sig altså, at selve DNA'et omkring genet ser ud til at være meget vigtigt.

Og sjovt nok viste Pääbo og kolleger i februar, at nogle neandertalere også har fået gener fra vores forfædre, og blandt dem, der ser ud til at være gavnlige, er en stor bid af det område omkring FOXP2.

Læs også: Fund af menneske-DNA i neandertaler omskriver historien

»Det passer jo fint sammen - og man kan sige, at når vi nu havde den gode variant, så vil vi ikke have den fra neandertalerne,« siger Mikkel Schierup.
Fremadrettet vil forskerne gå videre med at finde ud af, hvad det er som skelsættende for os mennesker.

»Med FOXP2 er det ikke selve proteinet, som er ændret, men formentlig noget i reguleringen f.eks. timingen i hvornår det tændes eller slukkes i bestemte neuroner,« siger Benjamin Vernot.

 

Mennesket er ikke så enestående, som man troede

Mere overordnet underbygger studiet dog et nyt billede af vores udviklingshistorie, der har tegnet sig de seneste år, hvor man opgiver opfattelsen af mennesket som noget helt enestående.

Læs også: Neandertalerne var som mennesker: begravede deres døde

De mange parringer tyder kraftigt på, at der ikke har været den afgrundsdybe "før og efter" forskel på mennesker og fortidsmennesker, som man traditionelt har yndet at fremføre. 


Hvordan skulle alle de bastardungerne være blevet til noget, kan man spørge.

»Man må jo have taget de her blandingsbørn til sig som sine egne, og det viser jo, at man ikke har følt sig mere forskellige, end det. Og de børn må også have opført sig, så de kunne høre ind i flokken,« siger Mikkel Schierup.

 

Hvorfor er vi her og ikke neandertalerne?

Dermed rejser det den gamle gåde om, hvorfor neandertalerne forsvandt?

»Ingen ved rigtig, hvorfor det er os, som er her, mens neandertalerne og denisovaerne ikke er. Der er teorier, men de er ikke godt underbygget,« siger Vernot.

Læs også: Hvorfor forsvandt neandertalerne?

Snarere end at neandertalerne blev ofre for det overlegne menneske kan de ganske enkelt været blevet opslugt bare fordi menneskene var mere talrige.

En lignende situation ser man i Europa for 8.000 år siden med ankomsten agerbrugere, der opsluger jægerne, og igen for 5.000 år siden hvor et steppefolk ankommer fra øst og opsluger de eksisterende grupper.

Læs også: Danske forskere omskriver historien: Europæerne blev født i bronzealderen

Vores billede af udviklingshistorien er ved at skifte fra en statisk fortælling om mennesker, der altid har boet det samme sted til en dynamisk fortælling om folkevandringer og opblandinger.

Fossilt DNA er som små foto fra fortiden og jo flere forskerne finder des tydeligere bliver vores billede af hvad der skete.

»Jeg tror, man kan svare inden længe ved at kortlægge DNA fra rigtig mange forskellige 30-40.000 år gamle knogler, og se om der er flere mellemtrin af halve og kvarte neandertalere, og så finde en population, der ligeså stille er blevet mere og mere menneske,« siger Mikkel Schierup.