Verdens ældste menneske-genom sladrer om sex med neandertalere
Det hidtil ældste menneskegenom er kortlagt. Det fastsætter centrale datoer i menneskets historie, herunder hvornår vores forfædre havde sex med neandertalerne.
Svante Pääbo i færd med at undersøge lårbensknoglen fra Ust'-Ishim i Omsk. (Foto: Bence Viola, MPI EVA)

I 2008 gik den russiske kunstner og elfenbensudskærer Nikolai V. Peristov med næsen i jorden langs Irtysh-flodens bredder i Sibirien nær landsbyen Ust’-Ishim.

Han var på jagt efter råmateriale til sine udskæringer, for eksempel mammutstødtænder, der eroderer ud af de 30-50.000 år gamle istidsskrænter. Men i stedet for mammutlevn fandt han en lårbensknogle af et menneske.

Han viste knoglen til en lokal retsmediciner, der viste den til en antropolog-ven, som viste den til en tredje ekspert, og sådan fortsatte det, indtil knoglen landede foran nogle af verdens førende eksperter i menneskets udviklingshistorie.

De daterede den til at være ca. 45.000 år gammel, hvilket gør den til den ældst daterede knogle fra et moderne menneske uden for Afrika.

»Det var en kæmpe overraskelse, for ingen vidste, at der levede mennesker i den her region på det her tidspunkt, og vi begyndte straks arbejdet med at opklare, hvordan det individ er beslægtet med nulevende mennesker og neandertalerne,« siger genetikeren Janet Kelso ved Max Planck Instituttet i Leipzig, Tyskland, til Videnskab.dk.

Nyt vindue ind i historien

Sammen med et internationalt hold, ledet af den svenske genetiker Svante Pääbo, også ved Max Planck Instituttet, har Janet Kelso nu kortlagt det hidtil ældste menneskearvemateriale, som åbner et vindue ind til en afgørende periode i vores historie, lige omkring det tidspunkt hvor vores forfædre ankom til Europa.

»Det er meget interessant, at vi nu kan se en tidlig menneskeindvandring ind i Sibirien,« siger Janet Kelso.

Samtidig hjælper fundet med at fastsætte præcise datoer for centrale begivenheder i historien.

»Det er et rigtig dejligt studie, der hjælper til at få flere af brikkerne til at falde på plads,« siger professor i evolutionsstudier Peter C. Kjærgaard ved Aarhus Universitet. Han har ikke selv deltaget i arbejdet.

Blandt brikkerne, der falder på plads, er detaljer om det nyligt opdagede stævnemøde mellem vores forfædre og neandertalerne.

Lårbensknoglen fra Ust'-Ishim er ved at omskrive menneskets udviklingshistorie. (Foto: Bence Viola, MPI EVA)

»Det er spændende, at man nu kan præcisere, hvornår neandertal-DNA'et blev integreret i vores genom,« kommenterer den danske professor Rasmus Nielsen ved University of California, Berkeley i USA og Københavns Universitet.

Studiet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature.

Et nyt folk i Sibirien

Forskerne har udvundet og kortlagt DNA'et fra lårbensknoglen i imponerende høj kvalitet - hver base er i gennemsnit kortlagt 42 gange.

»Det er lige så god kvalitet, som man kan få for nulevende mennesker,« siger Kelso.

Forskerne kan se, at der med to kønskromosomer (X og Y) er tale om en mand. De lavede en detaljeret slægtskabsanalyse ved at sammenligne med genomer fra nulevende mennesker, samt andre genomer fra fossile menneskelevn.

De fandt, at Ust’-Ishim-manden er lige beslægtet med nutidige asiater og europæere og mindre med afrikanske folk. Det peger på, at han repræsenterer et folk med samme oprindelse som europæere og asiater, men at Ust’-Ishim folket splittede ud fra stamgruppen før eller samtidig med, at de andre to splittede fra hinanden.

»Det er meget interessant, fordi det giver os en øvre tidsgrænse og viser, at europæere og asiater ikke er splittet op før for 45.000 år siden. Andre fossiler kan give os en nedre grænse,« siger Rasmus Nielsen.

Sex med neandertalere

Det nye genom følger i halen på en lind strøm af banebrydende fossile genomer, der er offentliggjort de seneste par år og giver os et bedre billede af moderne menneskers tidlige historie.

»Det her lover godt for fremtiden,« siger Rasmus Nielsen og peger på, at teknikkerne nu er blevet så gode, at vi kan forvente endnu flere oldgamle genomer i den nærmeste fremtid.

Pääbos gruppe har været førende i den udvikling og ikke mindst kortlagt genomerne fra vores nærmeste slægtninge neandertaleren og dens søsterart, denisovaen, fra over 50.000 år gamle knogler

Svante Pääbo og Nikolay Peristov disuterer opdagelsen af Ust'-Ishim. (Foto: Bence Viola, MPI EVA)

Det har blandt andet afsløret, at vores forfædre delte seng med neandertalerne og har fået børn sammen så alle mennesker udenfor Afrika i dag bærer cirka 2 procent neandertaler-DNA i vores genomer.

Man har skønnet, at det intime møde foregik for mellem 37.000 og 86.000 år siden, men med det nye genom kan forskerne nu indsnævre tidspunktet meget bedre.

Det viser sig, at den sibiriske mand også bærer neandertal-DNA i nogenlunde samme mængde som os. Men fordi han levede for 45.000 år siden, er man meget tættere på kilden, og forskerne kan estimere mere præcist, hvornår mødet foregik.

Større stykker neandertal-DNA giver svaret

Det kan de, fordi vores DNA for hver generation så at sige bliver blandet rundt i en proces kaldet rekombination. Under dannelsen af kønscellerne udveksles store bidder af kromosomerne fra hver forælder, og det betyder, at det nye DNA fra neandertaleren for hver generation bliver brudt op i kortere og kortere segmenter på de enkelte kromosomer.

Forskerne finder, at Ust’-Ishim-manden bærer neandertal-segmenter, der er 2-4 gange længere end hos os i dag. Ud fra det beregner de, at neandertal-DNA'et blev introduceret mellem 232 og 430 generationer tidligere.

Det svarer rundt regnet til, at mennesker og neandertalere havde sex 5.000-15.000 år, før Ust’-Ishim-manden blev født, svarende til for cirka 50.000-60.000 år siden.

Forskerne kan ikke sige præcis hvor, men peger på Mellemøsten som det mest sandsynlige sted.

En oplagt kandidat til at komme det nærmere kan være det 49.000 år gamle levn af en neandertaler, man har fundet i Tabun i Israel, men lige så vigtigt kan de nu udelukke andre topkandidater, inklusive fund i Skhul og Qafzeh i Israel, hvor mennesker og neandertalere på skift levede i de samme huler for 90-110.000 år siden.

»Det er rigtig vigtigt med den præcisering, fordi vi nu kan lave meget bedre analyser,« siger Rasmus Nielsen.

Løser gåde om forskelle blandt nutidens folk

Rasmus Nielsen peger på, at genomet ikke bare kaster lys over ting i den dybe fortid, men også kan fortælle noget om forskelle mellem forskellige mennesker i dag.

Udsigt over blotningerne langs med Irtysh-floden nær Ust'-Ishim. (Foto: Bence Viola, MPI EVA)

Man har nemlig opdaget, at nulevende østasiater faktisk bærer en lille smule mere neandertal-DNA i deres arvemateriale, end europæere gør, hvilket er lidt en gåde, fordi neandertalere har levet i Europa, men aldrig i Østasien.

»Det ser ud til, at der har været to forskellige grupper, hvor den ene har bevæget sig mod Europa og måske ikke fået så meget neandertal-DNA som den anden,« siger Rasmus Nielsen.

En sandsynlig forklaring kan - lidt kækt sagt - være, at den østasiatiske stamgruppe har sneget sig til en yderligere omgang neandertal-sex.

Nyt ur kan rykke hele historien

Den sidste store nye ting er, at genomet kan rykke ved tidslinjen med en ny mutationsrate for mennesket.

’Mutationsrate’ klinger unægtelig kedeligt og teknisk, men er super vigtigt, fordi det er kernen i selve det molekylære ur, som forskerne bruger til at fastlægge de store begivenheder i historien.

Hvis man rykker ved mutationsraten, ændrer man så at sige urets takt, og dermed rykker man ved hele historien. Og det gør forskerne med det nye studie.

Med det fossile genom kan Kelso og kolleger simpelthen bestemme urets ’korrekte’ takt direkte ved at tælle, hvor mange mutationer der er sket i de sidste 45.000 år fra det gamle genom og til genomer fra nutidige mennesker.

Når forskerne gør det, finder de, at menneskets mutationsrate er cirka halvdelen af, hvad man har estimeret fra fossiler.

»Den nye rate er bedre, og det er den vi skal bruge,« mener Rasmus Nielsen.

Tyder på at neandertal-sex var sjældent

Det betyder med andre ord, at uret kun går halvt så hurtigt som troet. Dermed skal de tidligere beregnede tider flyttes omtrent dobbelt så langt tilbage i tiden. Når man for eksempel tæller antal mutationer mellem neandertalere og moderne mennesker, er forskerne med den hurtige mutationsrate nået frem til, at vores linjer deltes for cirka 325.000 år siden.

Stenalder-genomforskning. Forskere har komplette genomer fra tre typer af mennesker, der eksisterede samtidigt i den sidste istid: Neandertalere (orange); Denisovanere (blå); og Homo sapiens (gul). (Foto: Bence Viola / Science)

Men med den nye rate går uret langsommere, og splittet bliver i stedet for omkring 650.000 år siden. Tilsvarende peger det nye ur på, at moderne mennesker begyndte at kolonisere verden uden for Afrika for 120.000 år siden i stedet for 60.000 år siden.

»Man skal dog være forsigtig med at bruge mutationsraten langt tilbage i tiden, fordi det er sandsynligt, at den ændrer sig,« siger Janet Kelso.

Men hvis det passer, vil det betyde, at vores forfædre har haft rigtig god tid til at nå Mellemøsten og leve side om side med neandertalerne, inden de bevægede sig mod nord til Europa og Sibirien.

Og det kan stille selv det intime møde i et nyt lys, fordi man så må sige, at parterne har været temmelig ’knibske’ og ventet helt til for 50-60.000 år siden, inden det blev til en parring.

»Det betyder jo potentielt, at Homo sapiens og neandertalere lever i det samme område og på samme tidspunkt – uden at det nødvendigvis også fører til en genblanding,« siger professor i evolutionsstudier Peter C. Kjærgaard ved Aarhus Universitet.

Et forsvundet sibirisk folk

Tilbage står også spørgsmålet om, hvem det sibiriske folk egentlig var, og hvordan de formåede at klare sig så langt mod nord.

Man kan forestille sig, at neandertalernes gener har bidraget funktionelt til deres overlevelse i istidens Asien, men forskerne har endnu ikke udført analyserne.

Fra slægtsskabsanalyserne kan de dog se, at Ust’-Ishim-manden ikke har direkte efterkommere i dag, og det ser ud til, at det sibiriske folk er uddødt. Men måske gemmer der sig flere svar på bredden af Irtysh-floden.

Nikolai V. Peristov bliver ved med at vandre langs flodbredden for at lede efter materiale til sine udskæringer, og hvem ved, hvad han finder.

Mutationsrate er et mål for hastigheden på de spontane ændringer (mutationer), der opstår i bogstaverne i vores genetiske kode.

Når man ved, hvor ofte de opstår, kan man bruge det som et molekylært ur og f.eks. estimere, hvor lang tid siden chimpansens og menneskets linje skiltes.

I det nye studie finder forskerne, at chancen for, at et enkelt DNA-bogstav ændres på et år, er cirka én ud af en halv milliard.

Det betyder, at mennesket med cirka tre milliarder DNA-bogstaver i arvematerialet vil akkumulere halvanden mutation per år.

Et menneske i dag vil have fået 3.000 mutationer, siden dets forfader på Jesu tid for 2.000 år siden.

Mennesker i dag vil have ophobet ca. 67.500 mutationer, siden den sibiriske mand levede for 45.000 år siden.