Verdens ældste menneske-DNA antyder, at historien skal skrives om
Forskere kortlægger 400.000 år gammelt DNA fra knogler i Spanien. Resultatet indikerer, at stort set al viden om vores forfædre er forkert.

Lårbenet fra et 400.000 år gammelt individ fra Sima de los Huesos i Spanien blev udgravet af Arsuaga og hans hold. (Foto: Javier Trueba, Madrid Scientific Films)

Et internationalt forskerhold har kortlagt det hidtil ældste arvemateriale fra en menneskeart.

Der er tale om en lille del af arvematerialet - kaldet mitokondrie-genomet - fra menneskearten Homo heidelbergensis, som levede i det nordlige Spanien for 400.000 år siden.

Kortlæggelsen flytter rekorden mere end 200.000 år tilbage og åbner et vindue ind til fortidens Europa to istider tilbage; dengang neandertalerens forfædre levede.

»For bare to år siden ville vi ikke have drømt om menneske-DNA af sådan en alder,« siger hovedforfatteren Matthias Meyer, som er postdoc ved Max Planck Instituttet i Leipzig, Tyskland, som netop har offentliggjort fundet i det højt ansete videnskabelige tidsskrift Nature.

Vi kan se længere tilbage end til neandertalerne

Også herhjemme er forskerne begejstrede for, at det har kunnet lade sig gøre at kortlægge gammelt DNA.

»Det er et superspændende studie,« siger ekspert i fossilt DNA, professor Tom Gilbert ved Center for Geogenetik på Københavns Universitet.

»Der har været meget tvivl, om vi nogensinde kunne gå længere tilbage end neandertalerne. Nu er det klart, at vi kan, og det betyder, at et heidelbergensis-genom (menneskearten, der levede for 400.000 år siden, red.) ikke kan være langt væk.«

Udgravningsarbejde i Sima de los Huesos grubesystemet (Video: Javier Trueba, Madrid Scientific Films)

Også professor i evolutionsstudier Peter C. Kjærgaard ved Aarhus Universitet er begejstret og peger på, at det er lykkedes, selvom DNA'et ikke har været beskyttet i permafrost-jord.

Genomer af høj alder giver mulighed for fine detaljer

Tidligere på året kortlagde danske forskere, blandt andre Tom Gilbert, genomet af en 700.000 år gammel hest, men knoglerne var fundet i noget af klodens ældste permafrost og dermed bevaret under tæt på optimale betingelser i modsætning til arvematerialet i dette nye studie.

»Det her er meget, meget lovende for fremtidige studier af fossilt DNA,« siger Peter Kjærgaard.

»Man kan ikke lade være med at drømme om, hvad man kan gøre med mange af de menneskelevn, vi allerede har.«

Studiet lægger så at sige en første sten på vejen mod en ny æra, hvor forskerne kan få svar på store spørgsmål om os selv og vores forfædre for 300-500.000 år siden. Med et fuldt genom vil man kunne se, hvornår særligt 'menneskelige' genetiske træk opstår, som for eksempel FOXP2-mutationer, der er afgørende for sproget. Og med flere genomer af høj alder bliver det muligt at se de fine detaljer i, hvor mange udvandringer der var fra Afrika, i hvor mange forskellige grupper det foregik, og hvordan de var beslægtede.

Det vil være en slags grundsten, som forskerne så skal nyfortolke knoglerne efter.

Der er mange flere overraskelser i vente

Alt, hvad vi traditionelt ved om slægtskaberne i menneskets udviklingshistorie, er baseret på sammenligninger af formen på knogler, tænder og kranier, men som Tom Gilbert påpeger, er det en meget vanskelig opgave.

Fakta

Mitokondrie-DNA: cirka 16.000 DNA-baser, antal kopier pr. celle: ca. 200

Kerne-genom: cirka 3 milliarder DNA-baser, antal kopier pr. celle: 2

»Tænk bare på en chihuahua og en grand danois - hvem vil ud fra knoglerne sige, at det er samme art? DNA er virkelig den eneste måde at komme til bunds i den slags,« siger Gilbert.

Fund med fossilt DNA har i de seneste år overrasket forskerne ved at vise, at der både har været flere menneskearter, end knoglerne pegede på, og at menneskearterne har parret sig med hinanden. Eksempelvis har neandertalere efterladt et genetisk aftryk i nulevende menneskers DNA.

Med det nye studie viser Matthias Meyer, at vi sandsynligvis kan forvente mange flere overraskelser i fremtiden.

Konkret har forskerne kortlagt DNA fra en lårbensknogle, fundet i en verdens mest spændende udgravninger: Sima de los Huesos ('Knoglegraven') i Atapuerca nær Burgos i det nordlige Spanien. Her har man fundet flere end 5.000 knoglelevn fra 28 individer af arten Homo heidelbergensis, dateret til mellem 300.000 og 500.000 år siden.

Mitokondrie-genomet er mere usikkert end vores kerne-DNA

Alle knoglerne er fundet på bunden af en 13 meter dyb lodret skakt, 30 meter under jordoverfladen, hvor temperaturen er lav som et naturligt køleskab. Det har uden tvivl været godt for DNA-bevarelsen.

For at nå tilbage til så dyb en alder, har forskerne arbejdet hårdt på at optimere metoderne, og særligt vigtigt er det, at Matthias Meyer har fundet ud af at oprense meget korte stumper DNA. Det er vigtigt, fordi jo ældre DNA'et bliver, des kortere bliver stykkerne. Hvor de traditionelle metoder har været møntet på DNA på mindst 100 basepar, er Meyer helt nede på 30-50 basepar og dermed noget meget gammelt, nedbrudt materiale.

Det lykkedes i første omgang at kortlægge det meget lille mitokondrie-genom, der bærer cellens 'energifabrikker' og rundt regnet i 100 gange så mange kopier som resten af arvematerialet.

Skelettet af en <i>Homo heidelbergensis&lt;/i&gt; fra Sima de los Huesos, en unik grotte i Nordspanien. (Foto: Javier Trueba, Madrid Scientific Films)

Men det hele er ikke ideel lykke. Mitokondrie-genomet er mere usikkert end vores kerne-DNA, så det følgende skal tages med forbehold:

Neandertalerne udviklede sig fra en europæisk udbrydergruppe

Men inden for de rammer fik forskerne sig en gedigen overraskelse, da de analyserede selve mitokondrie-DNA'et.

»Det er et meget frustrerende resultat,« siger Matthias Meyer.

Frustrationen skyldes, at resultatet bryder med det ellers nydelige billede, der er skabt af menneskets udviklingshistorie.

Billedet har kort sagt været, at vi og neandertalerne opstod fra arten Homo heidelbergensis: Vi udviklede os fra heidelbergensis i Afrika, mens neandertalerne udviklede sig fra en 'eventyrlysten' udbrydergruppe i Europa. De fleste mente, at Sima de los Huesos-individerne var neandertalernes forfædre, blandt andet fordi deres knogler har visse neandertal-kendetegn.

I 2010 opdagede man så en søsterart til neandertaleren, kaldet denisovaen, der kun er kendt fra sit genom, udvundet af en enkelt fingerknogle og to tænder fundet i en hule i det sydøstlige Sibirien.

Det førte til et billede af, at Europa og Asien var delt mellem neandertaleren i vest og denisovaen i øst, mens vores forfædre herskede i syd i Afrika.

Det nye mitokondrie-genom er ikke som forventet

Folket fra Sima de los Huesos levede for cirka 400.000 år siden. (Foto: Javier Trueba, Madrid Scientific Films)

Nu kommer så den frustrerende overraskelse: Det nye mitokondrie-genom er ikke, som alle havde forventet, neandertal, men ser derimod ud til at være denisova.

Forskerne aner kort sagt ikke, hvordan de nye resultater skal fortolkes, for det er stort set umuligt at forestille sig, at denisovaen skulle have fået børn med nogen så langt væk fra dens sibiriske jagtmarker.

Et muligt scenarie er, at mitokondrie-genomet kommer fra en endnu ukendt og ældre art, der så at sige har levet midt imellem Spanien og Sibirien, hvor den har haft sex med både heidelbergensis og denisovaen, måske da den udvandrede fra Afrika og kom forbi. Det er det scenarie, Matthias Meyer hælder mest til, men det er ren spekulation indtil videre.

Samtidig sætter fundet også neandertaleren i spil, for hvem er nu dens forfader, og hvor kommer den egentlig fra?

»Alt er endnu mere åbent, end vi troede,« siger Matthias Meyer.

»Det her sætter videnskaben tilbage. Vi ved mindre nu, end vi gjorde før.«

Mennesket har aldrig været mere spændende

Men i Danmark er Peter C. Kjærgaard begejstret.

Det her sætter videnskaben tilbage. Vi ved mindre nu, end vi gjorde før.

Postdoc Matthias Meyer, Max Planck

»Det er næsten de mest spændende resultater, vi kan få inden for videnskaben, når det i den grad rykker ved de vante forestillinger, vi har,« siger han.

»Så jeg vil sige: Menneskets historie har aldrig været mere spændende. Det er et skønt tidspunkt at være i feltet på. Jeg kan simpelthen ikke vente, til der kommer mere dernedefra.«

Han hentyder til, at mere endelige svar findes i det fulde genom. Erfaringerne viser nemlig, at mitokondrie-DNA kan være meget drilsk og ikke i overensstemmelse med det billede, kerne-genomet giver.

»For at være helt ærlig kan man ikke stole på mitokondrie-DNA,« tilføjer Tom Gilbert.

»Bortset fra at det viser, at det kan lade sig gøre at få i hele genomet, og det vil så måske vise alverdens fortryllende ting.«

Hvornår genomet så kommer, er det helt store spørgsmål.

»Det er det næste store skridt, som vi arbejder hårdt på,« siger Matthias Meyer.

»Jeg helmer ikke, før vi har genomet. Det må være muligt, det er blot et spørgsmål om tid.«

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud