De seneste år har forskerne nærmest sat ild til og sprunget ideen om os selv - Homo sapiens - som en enestående art i luften.
\ Historien kort
- Forskere har målt aktiviteten af neandertal-gener i os mennesker, sammenlignet med det tilsvarende menneske-gen.
- Resultatet viser, at vores neandertal-gener i dag bidrager til variation mellem mennesker på linje med 'vores egne' genetiske varianter.
- Det er første gang, forskerne direkte viser, at neandertal-generne er med til at forme, hvem vi hver især er som mennesker.
Forrest i den revolution er kortlægningen af neandertalerens arvemateriale, der har afsløret, at vores forfædre ikke bare delte landskab med neandertalerne, men også seng, så mennesker i dag bærer neandertal-gener.
Nu har et hold amerikanske forskere for første gang fundet et direkte bevis for, at neandertal-generne ikke bare er blinde passagerer, men er med til at forme, hvem vi hver især er som mennesker.
»Neandertalerne har beriget den menneskelige genetiske variation, og neandertal-DNA'et bidrager i dag til de forskelle, der er mellem individer,« siger førsteforfatter, post-doc. Rajiv McCoy ved University of Washington i Seattle, USA.
Forskerne har sammenlignet neandertal- og menneske-versioner af gener i forskellige væv og set, hvor meget generne hver især er 'tændt' og på den måde fået et direkte indblik i deres biologiske effekt.
»Det er et meget veludført og gennemført studie, som bekræfter, at mange af de genetiske varianter, vi modtog fra neandertalere, har funktionelle konsekvenser,« siger professor Rasmus Nielsen ved University of California, Berkeley, USA og Statens Naturhistoriske Museum, Københavns Universitet, som ikke har deltaget i studiet, men også forsker i neandertal-DNA.
»Det er en spændende artikel, som stikker et lag dybere ned i forståelsen af vores neandertal-arv,« siger Mikkel Heide Schierup, som er professor ved Center for Bioinformatik på Aarhus Universitet.
»Det giver os mere direkte evidens for en effekt fra neandertalerne på, hvorledes vores gener udtrykkes, og det har givetvis også en funktionel betydning for, hvordan vi fungerer som mennesker.«
Studiet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Cell.
Fossilt DNA revolutionerer udviklingshistorien
Det seneste årti har fossilt DNA - dvs. kortlægning af arvemateriale fra knogler af døde dyr og mennesker - åbnet et helt nyt vindue tilbage i tiden og revolutioneret vores viden om menneskets udviklingshistorie.
Det mest skelsættende har været kortlægningen af neandertalerens komplette arvemateriale i 2010 og 2014 fra titusinder af år gamle knogler.
Genomet afslørede ikke bare, hvor neandertalerne adskiller sig fra os, men også, at mennesker uden for Afrika i dag bærer omkring 2 procent neandertal-DNA.
Flere studier med mere fossil DNA har siden afsløret, at vores forfædre er blevet blandet med både neandertalere og en søster-art kaldet denisovaen, ikke bare én, men flere gange i de sidste 50.000 år.
Det nye studie tager skridtet videre
Det nye studie kommer fra professor Joshua Akey's laboratorium, som gennem adskillige år har udviklet smarte, statistiske redskaber, der kan identificere neandertal-DNA'et i vores arvemateriale.
Det sker helt kort fortalt ved at finde strækninger eller 'øer' langs DNA-strengen, hvor DNA'et så at sige er mere 'fremmed', end man skulle forvente og bærer mutationer, som kan knyttes til neandertal-genomet.
De metoder har flere forskellige forskergrupper, inklusiv Rasmus Nielsens, brugt til at finde sammenhænge mellem neandertal-DNA og f.eks. hårfarve og sygdomme hos nutidens individer af mennesker.
»Adskillige studier har indikeret, at f.eks. risiko for sygdomme kan være påvirket af neandertal-DNA, men de funktionelle mekanismer er stadig meget dårligt forstået,« siger Rajiv McCoy.
Det er her, det nye studie nu tager et skridt videre.
Hvis DNA er opskriften, er variation kokkens præg
»Vi ved, at variation i udtrykket af gener er den vigtigste faktor, der forklarer forskelle mellem individer inden for og mellem arter. Så derfor ville vi se på gen-udtrykket for bedre at forstå den funktionelle effekt af neandertal-DNA,« forklarer Rajiv McCoy.
Man kan sammenligne generne med en madopskrift - når der er forskel på to individer, sker der det samme, som hvis to forskellige kokke tilbereder den samme opskrift: Retten bliver en anelse forskellig, fordi den ene kok bruger et lidt større drys af et gen, end den anden kok.
For at måle hvor stort 'drys' neandertal-generne giver i forhold til menneske-generne, udnytter forskerne den måde, cellerne læser gener.
Det sker ved, at en kopi af DNA-opskriften afskrives i form af et andet molekyle, RNA, som så oversættes til selve retten - proteinet. Jo flere RNA-kopier cellen producerer, des større 'drys' får man.
\ Læs mere
Fandt guld i offentlig database
Og her er McCoy og kolleger smarte, fordi de har udnyttet et allerede eksisterende projekt, kaldet GTEx (Genotype-Tissue Expression), hvor forskere i en database har kortlagt RNA-kopierne fra vævsprøver af nyligt afdøde mennesker.
Med et computerprogram har McCoy og kolleger gennemgået de millioner af RNA-stykker fra databasen og identificeret individer, som bærer både en neandertal-kopi og en menneske-kopi af et gen (vi har to kopier af alle gener - én fra hver forælder).
På den måde har de kunnet tælle, hvor aktiv neandertalvarianten er over for menneskevarianten.
»Det er imponerende, at de undersøger dette på tværs af offentligt tilgængeligt ekspressions-data fra mange forskellige væv,« siger Mikkel Schierup.
Neandertal-gener bidrager på linje med menneske-gener
I alt har forskerne fundet 2.034 gener, fordelt på 52 væv i 214 individer, som er udtrykt i cirka 250.000 observationer.
Med antallet af RNA-stykker fra neandertalvarianten og fra menneskevarianten kunne de se, hvor meget hver især var 'tændt'.
»Vi finder, at omkring 25 procent af alle de steder [i generne], vi tester, er der en forskel i udtrykket mellem neandertalvarianten og menneskevarianten,« siger Rajiv McCoy.
Med andre ord bidrager en væsentlig del af neandertal-generne til variation i 'tilberedelsen' af vores biologi.
Sammenlignet med naturlige varianter af menneske-gener har forskerne desuden opdaget, at neandertal-varianterne overordnet set, hverken er mere eller mindre 'tændte' end to varianter af et menneskeligt gen.
Det betyder, at vores neandertal-gener i dag bidrager til variation mellem mennesker på linje med 'vores egne' genetiske varianter.
»Det er lidt overraskende, fordi neandertalerne menes at have ophobet dårlige varianter, men det er konsistent med, at naturlig selektion har luget ud i de mest skadelige mutationer, efter de kom ind i moderne mennesker,« siger Rajiv McCoy.
Hjernen og testiklerne er neandertal-fri
Men da forskerne stillede skarpt på hvert enkelt væv, var der to væv, som skiller sig ud: Hjernen og testiklerne.
I begge tilfælde blev neandertal-generne skruet ned, som om selektionen aktivt prøver at lukke ned for neandertal-inputtet.
»Det er meget interessant, at vi foretrækker at udtrykke den menneskelige variant af gener, der er specifikke for hjerne og teststikler,« siger Mikkel Heide Schierup.
Han forsker i, hvordan nye arter opstår ved at blive isoleret fra hinanden, og mange resultater peger på, at netop gener, der er aktive i testiklerne, udvikles hurtigt og er nogle af de første til at blive uforenelige med hinanden.
»Vi kendte allerede et resultat, der viser, at vi har fået færre testikel-gener fra neandertalerne end øvrige typer gener. Nu ved vi yderligere, at dem, vi har fundet, bryder vi os ikke om at udtrykke« siger Mikkel Schierup.
Noget lignende kan være sket i hjernen.
Men man skal ikke nødvendigvis tro, at det betyder, at vores hjerne så er 'spurtet fra' neandertalernes gennem hurtig udvikling af de egenskaber, vi i dag værdsætter som sprog, kreativitet og teknologisk snilde.
»Det kan være fristende at tænke, at det har at gøre med selektion på bevidsthed eller adfærd, men på nuværende tidspunkt er det ren spekulation,« siger Rajiv McCoy.
Giver neandertalerne os en stor næse og rødt hår?
Så hvad betyder neandertal-DNA'et for os - er det neandertal-DNA, som bestemmer vores hårfarve, om man er lys i huden, har en stor næse eller kraftige øjenbrynsbuer?
»I alle de tilfælde, vi kender til, er bidraget fra neandertal-DNA'et, meget subtilt i de forskelle, man ser mellem individer. Det er komplekse træk, styret af mange gener sammen med miljøet,« siger Rajib McCoy.
»Men det betyder ikke, at neandertal-DNA'et er uvæsentligt, blot at det indgår ligesom variationer i moderne mennesker, som ikke kom fra neandertalerne.«
Han peger på et eksempel fra det nye studie, hvor cirka halvdelen af alle europæere bærer mindst en neandertal-kopi af et gen kaldet ADAMTSL3. Den variant resulterer i, at cellerne producerer et lidt forkortet protein, som, andre forskere har vist, både er knyttet til, at individet bliver en smule højere og har en lidt mindre risiko for at udvikle skizofreni.
De præcise molekylære mekanismer er stadig uklare, men ligesom andre varianter bidrager ADAMTSL3 med en smule diversitet, som vi formentlig ikke ville have haft uden neandertalerne.
Forskningen tegner en ny inkluderende udviklingshistorie
Løfter man sig op, er det nye studie med til at tegne et helt nye billede af vores udviklingshistorie, hvor vi inkluderer neandertalere og andre mennesketyper, i stedet for traditionelt at fremstille vores egen menneskelige linje som en enestående rute, højt hævet over alle andre.
Vi ved i dag, at vores og neandertalernes udviklingshistorie for cirka 500.000 år siden løb hver i sin retning og så endte med at samles igen for cirka 50.000 år siden. På den måde kan man sige, at vi er summen af to 'evolutionære eksperimenter' og beriget med en variation fra neandertalerne, som vi ikke ville have fået ellers.
Det interessante er, at de seneste års revolutionerende fund fra fossilt DNA tyder på, at vores neandertal-historie snarere er reglen end undtagelsen, og f.eks. bærer asiater og melanesere DNA fra denisovaen, som kan vidne om en parallel historie.
»Vi ville meget gerne bruge vores metoder til at forstå effekten af denisova-gener i Sydøstasien, men der er endnu ikke data, som vi kan undersøge,« siger Rajiv McCoy.
