Forskere i fossilt DNA - DNA udvundet fra døde mennesker og dyr fra fortiden - bliver ved med at gøre det umulige.

For kort tid siden var det utænkeligt at kortlægge DNA fra årtusinder gamle skeletter af dyr og mennesker, i dag er det nærmest rutine. Fossilt DNA har været som at give forskerne en tidsmaskine, så de kan rejse tilbage i historien og se, hvem der levede, og hvor de kom fra.

Specielt i Europa, hvor museerne bugner af knogler, og klimaet er så køligt, at DNA-molekylerne bedre har kunnet overleve.

Nu gør DNA-troldmændene det igen og kortlægger genomer fra skeletter fundet i varme dele af Afrika, og det, de finder, rykker med ét slag ved hele menneskehedens historie.

»Det er lykkedes os at rykke det dybeste split blandt moderne mennesker længere tilbage end for 260.000 år siden. Det betyder, at moderne mennesker udvikledes før den tid,« siger professor i genetik Mattias Jakobsson ved Uppsala Universitet, Sverige, som har ledet forskningen.

Md det dybeste split mener han det ældste split mellem alle nulevende mennesker - altså, det tidpunkt, hvor linjerne mødes, når man går fra mennesker fra hele verden i dag og tilbage i tiden. Da vi alle er moderne mennesker, angiver det tidspunkt en nedre grænse for, hvornår moderne mennesker opstod - dvs., at moderne mennesker må være udviklet på dette tidspunkt, for 260-350.000 år siden.

Vi nærmer os menneskehedens vugge

Det nye studie begejstrer forskerkollegaerne her i Danmark.

»Det er et flot studie, svenskerne har leveret. Forskere, der arbejder med forhistorisk DNA, har jo drømt om at få data fra denne region i mange år, da vi nu kan komme helt tæt på spørgsmålet omkring de tidligste Homo sapiens-befolkninger. Vi nærmer os i høj grad menneskehedens vugge!« skriver adjunkt Morten Allentoft ved Center for GeoGenetik, Københavns Universitet, i en mail til Videnskab.dk.

Studiet kommer blot en uge efter, at et amerikansk ledet forskerhold offentliggjorde analyser af fossilt DNA fra 16 mennesker, der var op til 8.100 år gamle. Det åbnede et vindue tilbage til folkevandringer i Afrikas gådefulde forhistorie.

»Det er superinteressant og sammen med studiet i sidste uge, sætter det endelig fokus på fossilt DNA i Afrika,« siger professor Mikkel Heide Schierup ved Center for Bioinformatik (BiRC) på Aarhus Universitet.

»Alle mennesker uden for Afrika bærer kun på en lille del af den afrikanske diversitet, så forståelse af afrikansk diversitet er nøglen til at forstå den genetiske diversitet i alle mennesker.«

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

En af forskerne indsamler knoglemateriale i et mobilt laboratorium (Foto: Mattias Jakobsson)

Et tandsæt bliver til fuldt arvemateriale

Årsagen er, at metoderne konstant er blevet mere fintfølende, så ganske få overlevende molekyler DNA er nok til, at de kan fanges og kortlægges.

»Vi har arbejdet hårdt på at forbedre metoden til at få DNA ud af knoglerne. Ikke at hver eneste knogle giver os en masse DNA, men for nogle få lykkes det at få fat i nok til at kortlægge fulde genomer,« siger Mattias Jakobsson.

Gennem flere år har han og kolleger arbejdet med museer i Kwa-Zulu Natal i Sydafrika og testet tænder og knogler for fossilt DNA, og det er nu lykkedes at kortlægge syv individer: 

• Tre er stenalder jæger-samlere, der levede for omkring 2.000 år siden (de afrikanske folk var stenalder jæger-samlere for 2.000 år siden - de brugte stenredskaber og havde ingen lertøj, metalgenstande eller andet, der associeres med senere 'tider' eller agerbrug).
• De andre fire er jernalder-agerbrugere, som levede for 300-500 år siden (også her adskiller afrikansk 'jernalder' sig fra andre steder i verden).

Det mest spændende er genomet af en dreng fra en strand kaldet Ballito Bay, hvor arkæologer opdagede menneskelevn erodere ud af jorden midt i sidste århundrede. Fra drengen er der stort set kun hans tænder tilbage, men de indeholdt så meget DNA, at Mattias Jakobsson og kolleger nu kan præsentere hele hans arvemateriale i næsten så god kvalitet, som havde man kortlagt det fra en nulevende person.

Sammenligning chokerer forskere

Genomet viser, at drengen er tæt beslægtet med nutidens Khoe San folk bortset fra én stor forskel: 

Når de så at sige lægger DNA fra nulevende Khoe San folk side om side med drengens og sammenligner dem base for base, kan de pludselig se en masse 'øer' af fremmed DNA i nutidige Khoe San genomer, som drengen ikke har.

»Det var en kæmpe overraskelse - et chok faktisk. Vi kunne se, at nutidens Khoe San har fået 10-20 procent genetisk materiale fra en anden gruppe‚« siger Mattias Jakobsson og fortsætter:

»Det er helt nyt, og det havde vi aldrig opdaget uden Ballito-drengens genom.«

Ejerne bag det fremmede DNA finder de blandt nutidige mennesker i Østafrika, hvis forfædre må være splittet op. En gruppe er vandret til Sydafrika og har fået børn med Khoe San folkets forfædre.

Der var en indvandring af kvæghyrder for 1.200-1.500 år siden, som allerede var kendt af arkæologerne (og forskerne også så i sidste uges studie), men ingen vidste, at Khoe San og indvandrerne havde fået børn sammen.

Ballito-dreng sender os tilbage på sporet

Det virkelig spændende er implikationerne for menneskehedens dybe rødder.

»Det er det, jeg er mest oppe at køre over og det mest cool resultat,« siger Mattias Jakobsson og peger på, hvordan Khoe San er central for de genetiske studier, der skønner det seneste split mellem alle nutidens mennesker.

Khoe San repræsenterer det ældste ben i det split, hvor alle andre mennesker i Afrika og uden for Afrika er på det andet ben.

»Nu finder vi, at nutidens Khoe San måske har 15-20 procent genetisk materiale fra østafrikanere, som befinder sig på det andet ben. Det er chokerende, for det betyder basalt set, at vi hidtil har sammenlignet 120 procent af det ene ben med 80 procent af det andet ben. Derfor er alle hidtidige skøn af splittiden undervurderet,« siger Jakobsson.

Nu, med Ballito drengens DNA, kan forskerne så at sige komme tilbage til det oprindelige Khoe San genom, før sammenblandingen, og sammenligne de to ben 100 procent mod 100 procent.

Og det giver en splittid for 260-350.000 år siden - med andre ord flytter de Homo sapiens stamtræet meget længere tilbage i tiden, hvor det matcher de nye ældste fossile beviser for Homo sapiens.

»Det er et typisk eksempel på den indsigt man kan få, når man pludseligt får direkte adgang til den gamle ur-genpulje, og ikke må tage til takke med diverse retrospektive modeller baseret udelukkende på den genetiske diversitet, der er tilbage i nutidige folkeslag,« skriver Morten Allentoft.

Demografisk model af menneskehedens historie med forskellige splittider. Khoe San benet (rødt) er helt ude til højre, mens europæere, asiater og alle mennesker uden for Afrika er det lille brune ben yderst til venstre. De vandrette baner og trekanter markerer folkevandringer, hvor linjerne er blandet. De viser to migrationer dels en af kvæghyrder med østafrikansk/euroasiatisk slægtskab og dels en af bantu-talende bønder fra Vestafrika. Det lille kranium er et gådefuldt 260.000 år gammelt fund fra Florisbad i Sydafrika og kan være en tidligt eksempel på Homo sapiens. I Marokko har man fundet endnu ældre former, der er ca. 300.000 år gamle, mens de ældste i Østafrika, fra Etiopien, er ca. 200.000 år gamle. (Illustration: Schlebusch et al./Science)

Vuggen lå måske i Sydafrika

Med det nye skøn kommer man også tilbage til en meget spændende periode i fossil-rækken. Dels er perioden helt tilbage ved 'Menneskehedens vugge' og dermed kan Khoe San være en linje helt tilbage til vuggen, som de fleste forskere ellers har ment lå i Østafrika.

»Nu kan man i hvert fald ikke udelukke, at vuggen lå i Sydafrika. Nu bliver vi virkelig nødt til at tage Sydafrika med i betragtningen og ikke kun Østafrika,« siger Mattias Jakobsson.

Andre peger på, at der slet ikke har været en vugge, men derimod at moderne mennesker er udviklet over flere isolerede grupper i Afrika, der senere blev blandet sammen til 'det færdige produkt'. Det er i dag et helt åbent spørgsmål.

Men derudover er perioden også spændende, fordi fossiler viser, at der levede flere andre typer mennesker. For eksempel de meget mere primitive Homo naledi, som blev opdaget i 2013 i Sydafrika.

»Hvis det dybeste split i mennesket er så gammelt, vil vores rod gå længere tilbage end for eksempel Homo naledi, som stadig levede for 250.000 år siden,« siger Mikkel H. Schierup og fortsætter:

»Så nogle afrikanere kan måske bære rundt på Homo naledi DNA i stil med, at mennesker uden for Afrika bærer rundt på neandertal DNA.«

En lovende start

Ifølge Mikkel H. Schierup er der god evidens for, at der er DNA fra andre menneskearter i afrikanske genomer.

»Dette her er en meget lovende start, og jeg er sikker på, at vi snart vil se mange flere afrikanske genomer sekventeret og dermed få et forfinet billede af vores dybe historie i Afrika,« siger Mikkel H. Schierup.

Det samme siger Mattias Jakobsson:

»Det er ret tydeligt, at der er ting, som er foregået i Nord-, Øst-, Syd- og måske også Vestafrika, så vi står foran en spændende tid i studiet af menneskets tidlige udviklingshistorie i Afrika.«