Lårbensknogle afslører ukendt forbindelse mellem mennesker og neandertalere

I en neandertal-lårbensknogle fra Sydtyskland har forskere fundet fossilt DNA, som ser ud til at stamme fra en afrikansk gruppe af moderne menneskers tidlige forfædre.

Fundet tyder på, at en gruppe af vores forfædre er migreret ud af Afrika og til Europa, hvor de har fået børn med neandertalere for mellem 220.000 og 470.000 år siden, hvilket er langt tidligere end antaget.

»Vi kan give en tidsramme for en hidtil ukendt forbindelse mellem Afrika og Europa af mennesker, meget tidligere end nogen har anet‚« siger studiets førsteforfatter, Cosimo Posth, fra Max Planck Instituttet i Jena, Tyskland.

»Nu håber vi, at det vil anspore arkæologer og palæoantropologer til se på deres fund fra perioden for at se, om de også kan finde tegn på sådan en forbindelse.«

Det fossile DNA kan dermed have åbnet en helt ny side i bogen om menneskets historie.

»De sidste 5-10 år har fossilt DNA ændret rigtig meget i, hvad, vi troede, vi vidste, og derfor er det meget spændende, hvad man finder,« siger lektor og evolutionsforsker Thomas Mailund fra Center for Bioinformatik ved Aarhus Universitet.

Studiet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature Communications.

LÆS OGSÅ: Fund af menneske-DNA i neandertaler omskriver historien

Neandertalere og moderne mennesker deler fælles historie

Neandertalerne er vores nærmeste slægtninge, som vi deler en fælles forfader med i Afrika for 550-750.000 år siden.

Mens de fleste fra vores forfædres linje blev i Afrika, udvandrede neandertalernes forfædre og indtog Europa og dele af Asien. Her udviklede neandertalerne i løbet af hundredetusinder år en række særkender som kraftige øjenbrynsbuer, kraftig næse og en lav, kompakt krop.

De sidste neandertalere kendes fra Gibraltar for cirka 25.000 år siden.

I Afrika udvikledes vores linje til høje, slanke, moderne mennesker, og for 50-100.000 år siden mødtes de to linjer igen, da vores forfædre i store udvandringsbølger skyllede ud over verden.

Men det nye fund antyder altså, at en gruppe af vores forfædre er migreret allerede for mellem 220.000 og 470.000 år siden.

LÆS OGSÅ: Hvorfor forsvandt neandertalerne?

Fossilt DNA har åbnet nye vinduer til historien

Fossilt DNA, udvundet fra titusinder af år gamle knoglelevn, har de sidste 5-10 år givet helt nye indsigter i vores historie og blandt andet afsløret, at neandertalerne ikke er helt uddøde, fordi moderne mennesker i dag bærer en smule af deres DNA indlejret i vores - vi er efterkommere af de 'hybridbørn', som vores afrikanske forfædre fik med neandertalere på vej ud i verden.

Fossilt DNA har desuden ført til opdagelsen af en helt ny søsterart til neandertaleren kaldet 'denisovaen' i Sibirien, kun ud fra dens arvemateriale fra en lillefingerknogle. Denisovaen anses for at være en søsterart til neandertaleren, dvs. en linje, som splittede ud fra neandertalernes forfædre, efter de forlod Afrika.

Og med fossilt DNA fra neandertalere, udgravet forskellige steder og fra forskellige tider, kan forskerne også begynde at tegne historien om forskellige grupper af neandertalere.

LÆS OGSÅ: Havde vi sex med neandertalere?

Lårbensknogle blev kortlagt

For at fylde flere eksempler på neandertal-DNA ind i historien afsøgte Cosimo Posth samlinger for potentielle neandertal-levn. Her stødte han på Ulm Museum i Sydtyskland på en lårbensknogle, som oprindeligt var udgravet kort før Anden Verdenskrig og blot identificeret som et 'arkaisk' (fortidigt) menneske.

»Vi ville dels undersøge, om det var neandertal, og i givet fald, hvor den hørte hjemme i stamtræet,« siger Cosimo Posth.

I cellernes energifabrikker kortlagde de mitokondrie-DNA (mtDNA), som er en lille del af vores arvemateriale, der er ideelt til slægtsforskning, fordi det kun gives videre i den kvindelige slægtslinje.

LÆS OGSÅ: Hvor meget neandertaler er du?

Neandertalernes diversitet var større end antaget

DNA'et afslørede, at knoglen var en meget gammel type neandertal.

»Det her mtDNA lander på grenen med de neandertal-mtDNA, vi kender, men det splitter ud dybere tilbage end nogle andre for omkring 270.000 år siden,« siger Posth.

»Det viser os, at neandertalernes diversitet må have været meget bredere og større end det, vi ser i de senere neandertalere. Og det betyder formentlig også, at de ældste neandertalere havde en større population.«

Det alene er en spændende nyhed om neandertalernes egen historie, men dertil mener forskerne at afsløre en hidtil ukendt indvandring af mennesker fra Afrika.

Gåden om mitokondrie- og kerne-DNA'et

Metoden til at fastslå slægtskaberne er lidt kompliceret, men hæng på et øjeblik.

De sidste år har kortlægningen af neandertalernes og denisovaernes arvemateriale åbenbaret en gåde: Der er tilsyneladende forskel på den evolutionære historie af mitokondriernes DNA og resten af arvematerialet (kromosomerne i cellekernen) for de to arter.

Det kan lade sig gøre, fordi mtDNA gives videre fra moderen, hvilket kort sagt betyder, at en 'anden' type mtDNA kan nedarves, hvis først den er kommet ind.

F.eks. hvis en neandertal-mand gjorde en moderne menneskekvinde gravid, og hendes børn voksede op blandt og fik børn med neandertalere. Så vil alle døtre, døtres døtre osv. bære en linje af mtDNA fra moderne mennesker, selv om de i kerne-DNA'et bliver mere og mere neandertal for hver generation.

Med andre ord: Mitokondrier gives videre i ægcellen, men ikke sædcellen, så den nye mtDNA-type må være kommet via sex.

Da neandertal-mtDNA’et i knoglen ser ud til at være rykket tættere på vores mtDNA, må det nye mtDNA være kommet fra mennesker tættere beslægtet på os, og da man mener, at vores linje udvikledes i Afrika, foreslår forskerne, at en gruppe fra Afrika er migreret til Europa. Her har de levet og over en periode fået børn med neandertalere. Børn, som selv er blevet neandertalere i sidste ende.

LÆS OGSÅ: Neandertalere var som mennesker: Begravede deres døde

Fossile kerne-genomer rummer måske svaret

De fossile kerne-genomer viser, at neandertalerne og denisovaerne har en fælles forfader med os moderne mennesker for 550-750.000 år siden.

Men gåden er så, at når man ser på mtDNA'et, viser det noget andet - nemlig at det moderne menneskes og neandertalerens fælles forfader i stedet levede for blot omkring 400.000 år siden.

Og ydermere, når man ser på denisovaens mtDNA, er den fælles forfader ældre, end det neandertalernes mtDNA viser, så det på mtDNA nærmest ser ud, som om vi er tættere beslægtet med neandertaleren, end neandertaleren er med denisovaen.

Man har debateret årsagen til de uoverenstemmelser i mtDNA’et og kerne-DNA’et, men nu mener Posth og kolleger at have et svar.

»Den eneste måde at få de uoverenstemmelser til at gå op er ved, at neandertal-mtDNA'et kommer ind senere fra en population i Afrika, der er tættere beslægtet med os moderne mennesker,« siger Cosimo Posth.

LÆS OGSÅ: Forskere finder menneskeligt tipoldebarn af neandertaler

Lille gruppe af vores forfædre migrerede til Europa

Cosimo Posth og hans team foreslår, at en gruppe på den linje, som førte til os, brød ud og migrerede til Europa, hvor de fik børn med neandertalere og tilførte en ny type mtDNA, der er tættere på os mennesker end på denisovaens mtDNA.

Gruppen må have været så lille, at kerne-DNA'et med tiden blev udvandet, men samtidig stor nok til, at mtDNA'et med tiden kunne få fat og sprede sig til hele neandertalpopulationen.

Og med statistiske modeller viser Posth og kolleger, at scenariet faktisk er muligt, selv hvis den indvandrende gruppe udgør så lidt som 0,1 procent af hele populationen.

»Hvis man har tid nok til at ekspandere og spredes, så kan det ske,« siger Cosimo Posth.

LÆS OGSÅ: »GISP« og »sensationelt«: Mennesker kan være nået til Amerika 100.000 år før antaget

Knoglegrav i Spanien bakker op om tesen

Men det, at scenariet er muliggjort, betyder ikke, at det er bevist.

»Det er et spændende nyt datapunkt,« siger Thomas Mailund.

»Men der kan også være andre forklaringer - det kan f.eks. være denisovaen, som har fået mtDNA ind fra en ældre art og så at sige har trukket den længere væk.«

Cosimo Posth og hans forskerhold støtter sig imidlertid til yderligere et fund fra sidste år, hvor en anden tysk gruppe ved Max Planck Instituttet i Leipzig kortlagde det hidtil ældste fossile menneske i Sima de los Huesos ('Knoglegraven') i Spanien gennem DNA fra 400.000 år gamle knogler.

Knoglerne anses som meget tidlige neandertalere, og den smule kerne-DNA, forskerne kortlagde, bekræfter, at fossilerne er på linjen mod neandertalere kort efter splittet med denisovaen.

LÆS OGSÅ: Neandertalerne var ikke blandt vores forfædre

Kan indsnævre ’spøgelsesmigration’

Det interessante er dog, at mtDNA'et i disse tidlige neandertalere for 400.000 år siden ligner denisovaens mtDNA og dermed støtter ideen om, at der er sket en udskiftning af mtDNA’et, når man når frem til det mtDNA, man har kortlagt fra neandertalere for 50-150.000 år siden.

»Vi tror, at det oprindelige mtDNA i neandertalernes og denisovaens forfædre er det, vi ser i Sima de los Huesos-levnene og i denisovaen, mens det mtDNA, vi ser i den nye lårbensknogle og fra de neandertal-levn, vi ellers kender, er det nye, som kommer fra Afrika,« siger Cosimo Posth.

Sammen med det nye mtDNA kan forskerne derfor indsnævre den 'spøgelsesmigration', de mener at kunne se i det fossile DNA, til en periode mellem 470.000 0g 220.000 år siden.

»Det vigtige er, at de nu sætter et interval for, hvor det er, vi skal lede - og det er faktisk et realistisk tidsrum, hvor det i dag er muligt at få fat i fossilt DNA,« siger Thomas Mailund.

Han peger på, at det endelige bevis f.eks. ville være, hvis man kunne se et skift i mtDNA'et fra neandertalernes knogler, så man i løbet af måske 100.000 år går fra at se den oprindelige type mtDNA i 90 procent af knoglerne til ikke at se den i nogen neandertal-levn.

LÆS OGSÅ: Verdens ældste menneske-DNA antyder, at historien skal skrives om

Fossilt DNA viser, at historien er kompleks

Alternativt kunne et fuldt genom fra de helt tidlige neandertalere som Sima de los Huesos afsløre, om der i de senere neandertalere er sket en opblanding med nogen tættere på moderne mennesker.

Leipzig-gruppen arbejder intenst på det genom, og der går også rygter om nye neandertal-genomer, så svarene kan meget vel være lige på trapperne.

Men skal man bygge en forudsigelse på, hvordan fossilt DNA de sidste år igen og igen har afsløret en rigere og mere kompleks historie, end nogen anede, viser der sig næppe et enkelt scenarie, som giver alle svar.

»Det er faktisk generelt, at hver eneste gang, vi hiver nyt fossilt DNA frem, viser det sig, at det, vi troede, vi vidste, kun er en lille del af en meget mere kompleks historie,« siger Thomas Mailund.

LÆS OGSÅ: Er det godt at blande menneske-'racer'?