En helt ny metode til at udvinde forhistorisk dna fra gamle knogler har givet bemærkelsesværdige resultater.
Et internationalt forskerhold har fundet ud af, at der var langt imellem de neandertalmennesker, der levede i Europa for mellem 38.000 og 70.000 år siden. Det fremgår af en videnskabelig artikel, der netop er offentliggjort i tidsskriftet Science.
Med nye dna-analyser kan forskerne konkludere, at den såkaldte effektive population kun var på omkring 3.500 kvindelige neandertalere. Den effektive population er et mål for, hvor mange genetisk forskellige individer, der var med til at føre slægten videre. Det absolutte antal neandertalere var højere, men befolkningstætheden var under alle omstændigheder ret lav i Europa. Og forskerne har fundet tegn på, at antallet af neandertalere har været lille gennem en længere periode af de cirka 400.000 år, de gik på Jorden.
»Man er nødt til at gøre nogle forskellige antagelser for at komme fra den effektive population til befolkningstallet. Men et bud ville være, at der var et sted mellem 30-40.000 og nogle få hundrede tusinder neandertalere i alt. De skulle i hvert fald ikke tælles i millioner,« fortæller Adrian Briggs fra forskerholdet til videnskab.dk. »Befolkningstætheden var aldrig særlig høj.«
Fem neandertalere lagde knogler til
Forskerne har kortlagt hele det mitokondrielle dna – arvemateriale fra mitokondrier, der fungerer som kraftværker i vores celler (se boks i bunden af artiklen) – fra fem neandertaler, der er fundet fire forskellige steder i Europa: Spanien, Tyskland, Kroatien og Rusland. Undersøgelsen viste, at variationen i det mitokondrielle dna hos neandertaler kun var en tredjedel så stor, som det er hos moderne mennesker.
Rent genetisk lignede neandertaler hinanden ganske meget, simpelthen fordi der ikke var så mange af dem. Der var ikke ret mange individer til at føre tilfældige mutationer videre til de næste generationer.
Forurening er et problem
\ Fakta
VIDSTE DU
I 1997 lykkedes det for første gang at trække dna ud af resterne efter en neandertaler.
Dengang rekonstruerede forskerne 379 ud af 16.565 mulige basepar fra mitokondrie-dna.
Ud fra dem kunne forskerne fortælle, at neandertalmennesker og moderne mennesker havde en fælles forfader for cirka 600.000 år siden, og at de to mennesketyper ikke blandede sig ret meget – der er nemlig ikke spor efter neandertal-dna i moderne mennesker.
Neandertalmennesker er altså ikke en forfader til det moderne menneske, men nærmere en fjern fætter.
Det er svært at samle dna fra resterne efter neandertaler, for der er ikke så mange af slagsen, og arvematerialet er typisk i en sørgelig forfatning. Det nedbrydes af vand og ilt, og der kan også være bakterier, der spiser af dna-strengene.
Dertil kommer, at en mange tusinde år gammel prøve fra en neandertaler altid vil være forurenet med celler fra andre organismer. Det vil typisk være mikrober, der blander sig, men neandertal-dna’et kan også være forurenet af dna fra moderne mennesker – fx de forskere, der har gravet knoglerne op.
Kun 0,001 procent af det dna, som forskerne finder i en prøve fra en velbevaret neandertaler, stammer fra neandertalerens mitokondrie-dna – det er som at finde en nål i en høstak. Men det internationale forskerhold har fundet en ny, smart metode til at udtrække neandertaler-dna: »primer extension capture«. Med denne metode kan man effektivt isolere specifikke dna-sekvenser fra en prøve med gammelt dna.
Det rette puslespil skal samles
At samle et mitokondrie-dna fra en neandertaler ud fra stumper af dna’et gemt blandt en masse uønsket dna svarer til at samle et bestemt puslespil ud fra en kæmpestor bunke brikker fra mange tusinde forskellige puslespil. Hidtil har man så at sige prøvet sig frem – man har haft en brik, og så har man ledt blandt alle de andre brikker, til man fandt en, der passede. Og sådan blev man ved, indtil puslespillet var samlet.
Med den nye teknik har forskerne udviklet kunstige dna-prober, der kobler sig på den ønskede dna – i dette tilfælde mitokondrie-dna fra neandertaler – i en opløsning af stærkt nedbrudt og forurenet dna.
Man kan nu fange meget korte dna-sekvenser, og det er meget vigtigt, for forhistorisk dna er ofte så nedbrudt, at der kun er små dna-stykker på 50-70 basepar tilbage. Et mitokondrie-dna fra en neandertaler er på 16.565 basepar, mens et kerne-dna er langt større, nemlig i omegnen af tre milliarder basepar.
En super-cool metode
Man kan altså fiske præcis de brikker, der hører til det ønskede puslespil, op fra starten. På den måde bliver det noget nemmere at samle puslespillet. Og man kan samle puslespil, der består af en masse små brikker, hvor man før kun kunne samle puslespil med større brikker.
Professor Eske Willerslev, der er ekspert i forhistorisk dna, tager hatten af for den metode, det internationale forskerhold har brugt. »Metoden er super-cool, og perspektiverne er virkelig store,« fortæller han.
Eske Willerslev mener nu nok, at mitokondrie-dna fra fem neandertalere er lige i underkanten, hvis man vil sige noget sikkert om udbredelsen af fortidsmennesket. Og Adrian Briggs er også klar over, at der er behov for mere forskning: »Vi har brug for kerne-dna, hvis vi skal udtale os om antallet af neandertalere med større sikkerhed,« siger han.
Forskerne er da også på sporet af kerne-dna’et fra en neandertaler. Adrian Briggs regner med, at forskerholdet vil offentliggøre et komplet neandertaler-dna senere på året. Når kerne-dna’et er klar, kan man begynde at finde de mest interessante dna-sekvenser. Og så vil »primer extension capture«-metoden være oplagt til at trække disse sekvenser ud af prøver fra andre neandertalere, så man kan få et bedre overblik over forskelle og ligheder mellem neandertalere – og mellem neandertalere og moderne mennesker.
Mitokondrier er cellestrukturer, der fungerer som kraftværker i celler med cellekerne.
Mitokondrierne har deres eget dna – de stammer sandsynligvis fra selvstændige, bakterielignende organismer, der for et par milliarder år siden smeltede sammen med større celler med kerner.
Det er lettere at finde mitokondrie-dna end kerne-dna, fordi hver celle rummer mange mitokondrier, så der er simpelthen mere arvemateriale at gå efter.
Mitokondrie-dna muterer langt hurtigere end kerne-dna, og mutationerne ophobes efterhånden. Dertil kommer, at det mitokondrielle dna kun overføres fra moder til barn – der er ingen sammenblanding med faderens dna, som man kender det fra kerne-dna.
Det betyder, at dna-analyser kan bruges til at rekonstruere mennesker og dyrs forhistorie. Variationen i mitokondrie-dna’et fortæller nemlig noget om, hvor længe arten har eksisteret, og hvor stor den effektive population har været.
