Komplet neandertal-genom fuld af sex og overraskelser

Det er en drønspændende tid for den del af forskningsverdenen, der beskæftiger sig med menneskets udviklingshistorie.

Tidligere i december viste 400.000 år gammelt menneske-DNA, at vores og neandertalerens forhistorie er langt mere kompleks, end nogen havde forestillet sig, og i denne uge fik vi at vide, at neandertalere ligesom os begravede deres døde.

Nu viser en international forskergruppe med det første høj-opløselige genom af en neandertaler i stor detalje, at vi nulevende mennesker er skabt i en dampende gryde af sex mellem 3-5 forskellige menneskearter.

»Det ændrer fuldstændig billedet af, hvordan verden var dengang,« siger dr. Kay Prüfer fra Max Planck Instituttet i Leipzig, Tyskland, hvor han sammen med professor Svante Pääbo har ledet forskningen.

Forhistorie nærmer sig en 'Lord of the Rings'-verden

Sammen med andre nye studier viser studiet, at det hidtidige billede af udviklingshistorien er et 'skønmaleri', hvor genetikerne har fremstillet det moderne menneske som en enestående overlegen art, der opstod i Afrika for rundt regnet 100.000 år siden og på kort tid fejede alle tidligere mennesketyper af banen.

I stedet ser de nu klart og tydeligt en forhistorie som nærmest er en 'Lord of The Rings'-type verden, hvor ikke én art var intelligent og overlegen, men mange intelligente væsner - mennesker, 'dværge', 'orker', 'elvere' og 'hobbitter' - levede side om side. Og ind imellem havde de sex med hinanden og fik børn.

»Det har været langt mere flydende, end vi troede, og et kontinuum af forskellige menneskeformer har bidraget til det moderne menneske i varierende grad,« siger evolutionsbiolog Rasmus Nielsen, der er professor ved både UC Berkeley i USA og Københavns Universitet.

Han er ligesom Peter C. Kjærgaard, professor i evolutionsstudier ved Aarhus Universitet, meget begejstret for studiet.

»Det er et meget rigt studie, som fortæller os utroligt meget,« siger Peter C. Kjærgaard.

»Det er jo sjældent, at man med videnskabelige artikler læser dem som kriminalromaner, men det gør man næsten her.«

Studiet er netop offentliggjort i det højt ansete videnskabelige tidsskrift Nature.

DNA i tåknogle er uhørt godt bevaret

Det nye neandertal-genom er kortlagt fra en lille 50.000 år gammel tåknogle, som russiske arkæologer i 2010 fandt i Denisova-hulen. Samme sted udgravede arkæologerne i 2008 spidsen af en lille fingerknogle fra samme tidsperiode, og fra arvematerialet kunne de sensationelt afsløre en helt ny menneskeart - denisovaen, som er søsterart til neandertaleren.

Forholdene i hulen er tilsyneladende formidable til at bevare DNA gennem titusinder af år, og ikke mindre end 70 procent af DNA'et i både tåknoglen og fingerspidsen er det oprindelige DNA. Det er helt uhørt - andre neandertalknogler har til sammenligning højst haft 5 procent af det oprindelige DNA, hvilket har betydet, at Leipzig-gruppen trods flere års intenst arbejde hidtil kun har kunnet offentliggøre en grov skitse af neandertal-genomet.

Med det nye genom er hver DNA-base i gennemsnit aflæst imponerende 52 gange, hvilket er på højde med eller bedre end genomer fra nulevende personer, og det betyder kort sagt, at der er ekstremt stor sikkerhed om hvert eneste bogstav i den genetiske kode.

Dermed kan forskerne nu lave detaljerede genetiske analyser af forholdene mellem os og vores nærmeste slægtninge, som man hidtil kun har kunnet drømme om.

Forældrene var tæt beslægtede

De kan for eksempel se begge kopier af arvemateriale fra forældrene og se, at der er to kvindelige kønskromosomer (X), så der er tale om en kvinde. De kan desuden se, at forældrene er meget tæt beslægtede, måske så tæt som halvsøskende, og altså noget vi ville kalde blodskam i dag.

Yderligere kan de se, at der dybt tilbage i tiden har været en meget lav genetisk variation i kvindens forfædre. Forskerne skriver, at det er lavere variation, end man kender fra nogen nutidige folk, inklusive de brasilianske Karitiana-indianere, der kun tæller cirka 300 individer og er »blandt det laveste målt for nogen organisme.«

Det viser med andre ord, at neandertal-folket i Altai-bjergene i måske hundredtusinde år har været et meget lille folk, og man kan spekulere på, om indavl har fået neandertalerne til at uddø.

»Jeg mener, vi kan sige, at indavl i sig selv ikke har været det afgørende, men det har måske bidraget,« siger Kay Prüfer.

Genomet viser, hvor langt DNA-feltet er kommet

Om andre neandertalgrupper også har været meget små, og indavl været normen, kan forskerne indtil videre ikke sige, men genomet viser, hvor langt feltet af fossilt DNA er kommet, og hvordan arvematerialet giver forskerne et 'teleskop', der kan se uhørt fine detaljer af forskellige menneskegrupper langt tilbage i forhistorien.

»Det giver virkelig noget at have det fulde genom. Der er så mange ting, vi kan ikke være i tvivl om længere,« siger Peter C. Kjærgaard.

Noget af det nye er de knap så stuerene detaljer: Sex mellem ikke bare de nære familiemedlemmer i neandertalgruppen, men også mellem nære familiemedlemmer i stamtræet; inklusive vores egne forfædre.

Fra Leipzig-gruppens tidligere kortlægning af det foreløbige neandertal-genom og denisova-genom vidste vi allerede, at alle mennesker uden for Afrika bærer på cirka 1-4 procent neandertal-gener og at de oprindelige mennesker i Australien og Papua Ny Guinea også bærer på denisova-gener.

Vores forfædre har parret sig med andre mennesketyper

Nu bliver billedet en tand skarpere, og forskerne kan præcisere, at alle ikke-afrikanere bærer 1,5-2,1 procent neandertal-DNA i sig, og i Australien og Ny Guinea bærer mennesker tillige 3-6 procent denisova-DNA, mens asiater og amerikanere også har en smule denisova i sig (0,2 procent).

Det vidner altså om, at vores forfædre ved flere lejlighed har parret sig med andre mennesketyper, som de formentlig mødte, da de begyndte at trænge ud fra Afrika og ind på neandertalernes og denisovaernes domæner i henholdsvis Europa og Asien.

Som noget helt nyt kan de også se på, om denisovaen og neandertaleren mødtes, og det viser sig sørme, at de ligeledes har nydt en lille hyrdetime i ny og næ. Konkret finder de, at denisovaen bærer på mindst 0,5 procent neandertal-DNA, og når forskerne sammenligner med forskellige neandertal-grupper, er det nye Altai-individ fra Denisova-hulen meget tæt beslægtet med det neandertal-DNA, som man finder i denisova-genomet.

Det giver selvfølgelig god geografisk mening, og det peger på, at de mødtes for ret nyligt, måske for omkring 70.000 år siden. Omvendt er det denisova-DNA, man finder i mennesker, ret fjernt beslægtet med denisova-genomet, så det tyder på, at vores forfædre blandedes med et andet folk end det sibiriske folk.

DNA fra gamle, ukendte mennesketyper dukker op hos denisovaen

Når forskerne laver samme sammenligning mellem genomer hos europæere og asiatere, finder de, at vores DNA bedst matcher en neandertaler fra Mezmaiskaya i Kaukasien, som altså må være et meget interessant område for menneskets udviklingshistorie.

Endelig dukker et yderst interessant fund op af 2,7-5,8 procent DNA fra en eller to helt ukendte meget gamle mennesketyper, som, forskerne nu kan se, optræder i denisovaen. Det tolker forskerne som om, at en endnu ældre art har parret sig med denisovaens forfædre og efterladt en ordentlig luns af sit arvemateriale. De kan datere DNA'et ret bredt til at være mellem 0,9 og 4 millioner år gammelt og siger, at et godt bud kan være den gamle art Homo erectus, der som den første menneskeart begyndte at kolonisere verden uden for Afrika for cirka 1,8 millioner år siden.

»Hvis det DNA har fået et lift med denisovaen og er kommet videre til nulevende mennesker i Australien og Ny Guinea, så kan vi måske få et glimt af, hvor en Homo erectus var, eller hvad det nu var for en art,« siger Kay Prüfer.

»Det er vanvittigt spændende,« siger Peter C. Kjærgaard.

»Vi får at vide, at butleren er Homo erectus - måske. Jeg kan næsten ikke vente på at læse fortsættelsen.«

Vi har næppe det fulde billede endnu

Vi får at vide, at butleren er Homo erectus - måske. Jeg kan næsten ikke vente på at læse fortsættelsen.

Peter C. Kjærgaard, Aarhus Universitet

De mange parringer på kryds og tværs, der potentielt sender gamle arters arvemateriale helt frem i nutiden, giver svimlende nye perspektiver på, hvem vi egentlig er, og hvad det i det hele taget vil sige at være en art.

»De her nye genomstudier er i fuld gang med at nedbryde det biologiske arts-begreb og en tankegang, som vi er så vant til at holde fast i, om at naturen består af rene kategorier,« siger Peter C. Kjærgaard.

»Det er idealistisk filosofi, som vi har arvet helt tilbage fra Antikken og Aristotles. Den idé om de naturlige kategorier er en gammeldags næsten metafysisk forestilling, om at vi gerne vil have, at naturen opfører sig pænt i de her ordnede kasser. Det gør den altså ikke.«

Rasmus Nielsen siger, at han vil blive overrasket, hvis ikke der kommer flere af de gamle menneske-genomer i de nærmeste år, og at vi formentlig langt fra har det fulde billede endnu.

»Vi må mere og mere tænke på, ikke bare hvem vores forfædre var, men fra hvilke forskellige grupper vi har forfædre i,« siger Rasmus Nielsen.

Ingen gener afslører det, der gjorde mennesket til mennesket

Men selvom vores forhistorie er kompleks, og det viser sig, at vi bærer genetiske bidrag fra mange forskellige arter, er det stadig kun mennesket og ikke neandertaleren, denisovaen, Homo erectus, og hvad de ellers måtte hedde, der er her i dag.

Det store spørgsmål er selvfølgelig, hvorfor og om man så at sige kan finde et genetiske argument for, at mennesket skulle være en særlig stærk overlever og forklare, hvorfor vi er blevet så enormt udbredt med vores kultur og teknologi.

Kay Prüfer og kolleger finder frem til et forholdsvis overkommeligt katalog på omkring 35.000 små genetiske forandringer, der kun optræder på menneskets linje, efter den deltes fra chimpansens, neandertalerens og denisovaens linjer. Af disse er der cirka 3.000, som kunne spille en rolle i at regulere generne og 96 særligt interessant kandidater, der giver en forandring i 87 forskellige proteinkodende gener.

Men der ingen af dem, som springer i øjnene, og som en blinkende neonreklame afslører, at det her er det gen, der så at sige gjorde mennesket til menneske.

»Det kan være, at vi bare var heldige, ingen kan sige det endnu,« siger Kay Prüfer.

»Det er et meget, meget vigtigt spørgsmål, og vi kan finde hårde fysiologiske beviser på noget, der gjorde os i stand til at leve over hele planeten, men ikke neandertaleren. Vi ved, hvor vi skal lede, men det kræver en masse arbejde i laboratoriet for at forstå, hvad ændringer gør ved cellerne i kroppen, og det kan tage 10-20 år.«