DNA-forskere fra Leipzig i Tyskland har kortlagt arvematerialet fra en neandertaler, der levede blandt mammutter og hulebjørne i Vindija i Kroatien for ca. 50.000 år siden.
Med dét har forskerne nu to fuldstændigt komplette genomer fra vores nærmeste, men uddøde slægtninge:
- Det nye fund fra Europa
- Et tidligere fund fra langt mod øst i Sibirien, hvilket Videnskab.dk skrev om i artiklen Komplet neandertal-genom fuld af sex og overraskelser.
Det nye fund viser, at de to neandertalere var meget tæt beslægtede, til trods for at de levede i hver deres tid og mange tusinde kilometer fra hinanden.
»Jeg er virkelig forbløffet. Det betyder i bund og grund, at der var få neandertalere i landskabet,« siger bioinformatiker ved Max Planck Instituttet i Leipzig, dr. Kay Prüfer, der har ledet forskningen.
Studiet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Science.
\ Historien kort
- Det nye genom er blot det andet komplette genom i høj kvalitet fra vores nære slægtning, og det giver ny indsigt i deres liv såvel som vores.
- Blandt andet finder forskerne ingen tegn på indavl, spor af en ukendt udvandring fra Afrika samt nye gen-varianter, der præger mennesker i dag.
Nyt fund giver viden om moderne mennesker
Med det nye genom kan forskerne også komme langt tættere på det 'kærlighedsmøde' mellem moderne mennesker og neandertalere, som betød, at mennesker i dag bærer rundt på gener fra neandertalerne.
\ Læs mere
»Vi har nu fundet nogen, som er (genetisk, geografisk og tidsmæssigt, red.) tættere på os og kan dermed finde ud af mere detaljeret, hvordan neandertalerne har bidraget til vores arvemasse,« siger professor ved Center for Bioinformatik (BiRC) på Aarhus Universitet, Mikkel Heide Schierup, som har hjulpet med at analysere det nye neandertalgenom.
Fundet åbner kort sagt for en langt mere detaljeret fortælling om både neandertalernes liv og deres bidrag til vores.
»Det er altså imponerende og en del af det grundlag, vi kommer til at skrive historien med,« siger professor i evolutionshistorie og direktør for Statens Naturhistoriske Museum, Peter C. Kjærgaard.
Blandt de nye opdagelser finder forskerne, at vi har mere neandertal-DNA, end vi vidste, herunder gen-varianter, som påvirker os i dag, og de kan se nye detaljer i vores tidlige historie, som vidner om spor af en hidtil ukendt bølge ud af Afrika.
Det vender vi tilbage til senere i artiklen. Først skal vi se nærmere på det nye fund.
Mere beslægtede end dine forældre
Det, som det er lykkedes Kay Prüfer og kolleger, er at kortlægge milliarder af DNA-stumper fra en af knoglerne i den kroatiske Vindija-hule og pusle dem alle på plads til et nyt neandertal-genom i høj kvalitet – det, som forskerne kalder 30x, dvs., at hver DNA-bogstav i gennemsnit er kortlagt 30 gange (det sibiriske Altai-genom er 50x).
Det svarer næsten til det, som man kan kortlægge fra en nulevende person, og betyder, at man kan se alle detaljer som f.eks.:
- Kønnet (det er kvinde)
- Graden af indavlethed (ikke særligt)
- Samt at man kan beregne et molekylært dødstidspunkt (ca. 52.000 år siden)
De to neandertaler-genomer er forbløffende ens
Det første, forskerne var nysgerrige på, var, hvor beslægtede den europæiske og sibiriske neandertaler var.
For at undersøge det lagde de DNA-strengene side om side og talte simpelthen forskellene.
Resultatet viste, at de er forbløffende ens.
Konkret fandt forskerne omtrent 3 ændringer for hver 10.000 DNA-bogstaver.
»Det er ret vildt - selv inden i mig vil der være 8 forskelle for hver 10.000 DNA-baser,« siger Kay Prüfer.
Med andre ord vil vi alle i dag have forældre, som er mindre beslægtede, end de to neandertalere er, og det til trods for, at de levede mange tusinde kilometer fra hinanden, og at Altai-genomet er mere end 50.000 år ældre end Vindija-genomet.
»Og det er ikke småting - det er jo omkring dobbelt så beslægtet som alles forældre - men det skyldes ikke indavl. De to kan ikke have været søskende eller noget, for de levede på helt forskellige tider og steder,« siger Kay Prüfer.
Neandertalerne var ikke indavlede
Mens det første Altai-genom viste tydelige spor efter en høj grad af indavl - nærmest incestuøse forhold - finder forskerne ikke spor af det i det nye genom.
»Det er meget omdiskuteret nu her, fordi man ved, at de her neandertalere har levet i bittesmå grupper. Så det er interessant, at vi nu kan se, hvornår de egentlig havde noget med hinanden at gøre,« siger Mikkel H. Schierup.
»Hun (den kroatiske neandertaler, red.) har bare tegn på, at populationen var lille, men ikke incestuøs.«
Forskerne peger på, at det incestuøse i Altai-genomet kan være et enkeltstående tilfælde, eller at man i hvert fald ikke kan sige, at indavl var et generelt mønster blandt neandertalerne. (Indavl kan ifølge Schierup heller ikke ses i søsterarten denisovaens genom).
De få genetiske forskelle mellem de to neandertalere vidner om, at populationen var meget lille, så der simpelthen ikke er blevet født nok generationer til at opbygge ret mange nye mutationer.
Genetikken afslører ikke, præcis hvor mange neandertalere, der levede på et givent tidspunkt, men et forsigtigt gæt fra Kay Prüfer er »at der har været nogle tusinde.«
\ Læs mere
Forskerne mener derfor, at neandertalerne har levet i små grupper, der trods alt har formået at bringe nyt blod ind fra andre grupper.
»Vi kan sige, det ikke var et indavlet individ og vi kan også se, at de var beslægtede højst 100.000 år tilbage i tiden, så der må have været en udveksling, og de er nok alligevel kommet lidt omkring.«
Hvem fik vi vores neandertal-gener fra?
Det næste, forskerne var interesserede i, var, hvor tæt den nye neandertaler var på den neandertaler, som har givet DNA til os i dag.
For at gøre det sammenlignede de Vindija- og Altai-neandertalerne med nutidens europæere for at se, hvem af de to der var tættest på os. Det samme gjorde de med asiater, amerikanske indianere og andre befolkninger.
I afrikanere ser de ingen forskel i, hvem der er tættest, men i forhold til europæere er Vindija-neandertaleren tydeligt nærmere beslægtet.
»Det var rigtig cool, syntes vi først, fordi så kunne det måske være tegn på, at nogle mennesker var blandet med nogle neandertalere ét sted, og andre et andet sted,« siger Kay Prüfer.
Men der tog forskerne forskud på glæden, for det viste sig, at lige meget hvilke folk, de sammenlignede, var Vindija-neandertaleren den tættest beslægtede.
’Spøgelsespopulation’ vidner om ukendt udvandringsbølge
Når forskerne tegner et stamtræ, finder de, at Vindija- og Altai-neandertalernes linjer delte sig for omkring 140.000 år siden, og den neandertaler, som lever videre i alle mennesker udenfor Afrika, splittede ud fra Vindija-linjen før for 80-100.000 år siden. (Læs mere i boksen under artiklen).
Forskerne finder ydermere, at der er tegn på, at genetisk materiale fra moderne mennesker er flydt ind i begge neandertal-genomer.
Det betyder, at det må være sket, inden Altai og Vindija-linjen splittede op for rundt regnet 150.000 år siden, hvilket er tidligere end de ældste spor af Homo sapiens udenfor Afrika.
Dermed kan forskerne have fundet en 'spøgelsepopulation' skjult i neandertal-genomerne, som vidner om en hidtil ukendt udvandringsbølge fra Afrika.
»Jeg tror, at vi er mere og mere sikre på, at mennesker kom ud gang på gang, og det kan være et spor fra en bølge, som kom ud for 150.000 år siden, og de efterlod sig lidt DNA i neandertalerne, men efterlod måske ikke så meget andet,« siger Mikkel H. Schierup.
Gode neandertal varianter beskytter os mod livsstilsygdomme
I og med det nye neandertalgenom er tættere på os, kan forskerne også se, at vi faktisk bærer på lidt mere neandertal-DNA end hidtil antaget, nemlig mellem 1,8 og 2,6 procent, hvor antagelsen før var 1,5-2,1 procent.
Men måske mere interessant afslører genomet også omkring 15 procent nye neandertal-varianter, som kan have betydning for vores biologi i dag.
»Vi finder en masse variation, vi ikke kendte tidligere, f.eks. nye varianter af gener i MHC systemet, som er en del af immunforsvaret, hvilket tyder på, at neandertalerne har bidraget mere til vores immunsystem,« siger Mikkel H. Schierup.
Nogle neandertal-varianter har været en gevinst at få, mens andre har været dårlige.
\ Læs mere
Når forskerne holder de nye neandertal-varianterne op imod studier af gen-varianters rolle i sygdomme, træk og tilbøjeligheder hos folk i dag, kan de identificere en række neandertal-varianter, der ser ud til at påvirke os, lige fra hjernen over huden til spiseforstyrrelser og mængden af kropsfedt.
»Den stærkeste sammenhæng, vi ser, er til LDL-kolesterolniveauet i blodet, hvor det ser ud til, at vi har fået en beskyttende variant fra neandertalerne,« siger Kay Prüfer.
LDL-kolesterol er det 'farlige' kolesterol, som man er bange for at have for meget af, fordi det øger risikoen for hjerte-kar sygdomme.
Er vores sind påvirket af neandertalerne?
Omvendt ser en anden neandertal-variant ud til at påvirke hjernen, så den øger risikoen for skizofreni. Men her maner Kay Prüfer til forsigtighed.
»Der er forskel på vores fund - nogle er svage sammenhænge, andre stærke, og LDL-kolesterol er så stærk, at det må være signifikant. Men skizofreni er svagere, så det er ikke 100 procent sikkert, at det betyder noget,« siger Kay Prüfer.
Men det er tankevækkende, at vores hjerne og sind kan være påvirket af neandertalerne, og hvordan vores biologi er påvirket af neandertalerne, er et spørgsmål, mange interesserer sig for.
»Nu ser vi for alvor styrken i at kunne gå dybere i neandertalernes genetiske historie. Med den høje opløsning af Vindija-genomet får vi langt bedre mulighed for at udforske de molekylære detaljer i vores fælles historie og kan sige noget kvalificeret om, hvad vi som art har fået i evolutionære gaver fra neandertalerne - hvilket ikke altid var lige godt, som f.eks. noget af det, der i dag giver os livsstilssygdomme,« siger Peter C. Kjærgaard.
Drømmer om flere genomer
Leipzig-holdet er allerede på jagt efter det næste neandertal-genom, og for Kay Prüfer er drømmen at få genomet fra det neandertal-folk, som direkte gav et DNA- bidrag til os.
»Når man ser på et kort, har vi et genom fra Kroatien og et fra Sibirien, og lige i midten er den region, som leder til Mellemøsten, hvor, vi tror, vores forfædre kom ud af Afrika og mødte neandertalerne for ca. 60.000 år siden,« siger Kay Prüfer.
»Så hvis jeg fik ét ønske, skulle det være et nyt genom fra den region i midten og så langt mod syd som muligt.«
\ Genomerne afslører vores indre neandertaler
Leipzig-gruppens tidligere arbejde har vist, at neandertalere og vi moderne mennesker deler en fælles forfader, der levede i Afrika for ca. 550.000 til 750.000 år siden.
Neandertalernes forfædre drog ud af Afrika, mens vi er efterkommere af den gren, som i første omgang blev hjemme.
Med tiden tilpassede neandertalerne sig de fremmede egne og spredtes over et enormt landområde fra Portugal i vest til Sibirien i øst.
For omkring 100.000 år siden fulgte så en gruppe af vores forfædre i neandertalernes fodspor og mødte igen vores gamle fætre og kusiner, hvor de fik børn sammen, som vi i dag er efterkommere af.
»Hvem den neandertaler var, som parrede sig med os og gav alle os udenfor Afrika neandertal-genetisk materiale, vil vi enormt gerne vide,« siger Kay Prüfer.
Har kortlagt fem neandertal-genomer
Vejen til at forstå det er gået via kortlægning af neandertalernes arvemateriale, og der har forskergruppen i Leipzig, ledet af den svenske professor Svante Pääbo, været helt i spidsen. De kortlagde både det første neandertal-genom og neandertalerens søsterart Denisovaen.
Til dato har forskerne kortlagt fem neandertal-genomer, hvor det ene er højkvalitets genomet fra Altai i Sibirien, kaldet Altai-genomet, og de fire andre er mindre gode genomer, hvoraf tre er fra forskellige knogler i den kroatiske Vindija-hule, og et er fra en hule ved navn Mezmaiskaya-hulen i Rusland.
