Antike DNA-Analysen geben Aufschluss über die frühe Besiedlung Südamerikas

Amerika war der letzte von Menschen bewohnte Kontinent. Immer mehr archäologische und genomische Beweise deuten auf einen komplexen Siedlungsprozess hin. Dies gilt insbesondere für Südamerika, wo unerwartete Signale der Vorfahren verwirrende Szenarien für die frühen Migrationen in verschiedene Regionen des Kontinents aufgeworfen haben.

Viele unbeantwortete Fragen bestehen noch, etwa ob die ersten Menschen entlang der Pazifikküste oder auf einem anderen Weg nach Süden wanderten. Während es archäologische Beweise für eine Nord-Süd-Migration während der anfänglichen Besiedlung Amerikas durch alte indigene Völker gibt, blieb der Ort, wohin diese alten Menschen nach ihrer Ankunft gingen, schwer fassbar.

Unter Verwendung von DNA von zwei alten menschlichen Individuen, die an zwei verschiedenen archäologischen Stätten im Nordosten Brasiliens – Pedra do Tubarão und Alcobaça – ausgegraben wurden, und leistungsstarken Algorithmen und Genomanalysen haben Forscher der Florida Atlantic University in Zusammenarbeit mit der Emory University die tiefe demografische Geschichte Südamerikas entschlüsselt auf regionaler Ebene mit einigen unerwarteten und überraschenden Ergebnissen.

Forscher liefern nicht nur neue genetische Beweise, die vorhandene archäologische Daten der Nord-Süd-Migration in Richtung Südamerika stützen, sie haben auch zum ersten Mal Migrationen in die entgegengesetzte Richtung entlang der Atlantikküste entdeckt. Die Arbeit liefert die bisher vollständigsten genetischen Beweise für komplexe alte mittel- und südamerikanische Migrationsrouten.

Unter den wichtigsten Ergebnissen haben die Forscher auch Beweise für die Abstammung der Neandertaler in den Genomen von alten Individuen aus Südamerika entdeckt. Neandertaler sind eine ausgestorbene Population archaischer Menschen, die während des unteren und mittleren Paläolithikums in ganz Eurasien verbreitet waren.

Ergebnisse der Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Verfahren der Royal Society B: Biologische Wissenschaften, deuten darauf hin, dass menschliche Bewegungen näher an der Atlantikküste schließlich das alte Uruguay und Panama auf einer Migrationsroute von Süden nach Norden verbanden – 5.277 Kilometer (3.270 Meilen) voneinander entfernt. Es wird geschätzt, dass dieses neuartige Migrationsmuster vor ungefähr 1.000 Jahren aufgetreten ist, basierend auf dem Alter der alten Individuen.

Die Ergebnisse zeigen eine eindeutige Verwandtschaft zwischen alten Genomen aus Nordostbrasilien, Lagoa Santa (Südostbrasilien), Uruguay und Panama. Dieses neue Modell zeigt, dass die Besiedlung der Atlantikküste erst nach der Besiedlung des größten Teils der Pazifikküste und der Anden erfolgte.

„Unsere Studie liefert wichtige genomische Beweise für antike Migrationsereignisse auf regionaler Ebene entlang der südamerikanischen Atlantikküste“, sagte Michael DeGiorgio, Ph.D., Co-korrespondierender Autor, der sich auf Human-, Evolutions- und Computergenomik spezialisiert hat und außerordentlicher Professor ist im Fachbereich Elektrotechnik und Informatik der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Informatik der FAU. „Diese regionalen Ereignisse sind wahrscheinlich auf Migrationswellen zurückzuführen, an denen die ersten indigenen Völker Südamerikas nahe der Pazifikküste beteiligt waren.“

Die Forscher fanden auch starke genetische Signale australasischer (Australien und Papua-Neuguinea) in einem alten Genom aus Panama.

„Es gibt einen ganzen Pazifischen Ozean zwischen Australasien und Amerika, und wir wissen immer noch nicht, wie diese genomischen Signale der Vorfahren in Mittel- und Südamerika erschienen sind, ohne Spuren in Nordamerika zu hinterlassen“, sagte Andre Luiz Campelo dos Santos, Ph.D. , Erstautor, Archäologe und Postdoktorand am Fachbereich Elektrotechnik und Informatik der FAU.

Um die bestehende Komplexität weiter zu erhöhen, entdeckten die Forscher auch bei Individuen aus dem alten Uruguay und Panama mehr Denisovan- als Neandertaler-Vorfahren. Denisova-Menschen sind eine Gruppe ausgestorbener Menschen, die erstmals anhand von DNA-Sequenzen aus der Spitze eines Fingerknochens identifiziert wurden, die um 2008 entdeckt wurden.

„Es ist phänomenal, dass die Vorfahren der Denisovaner es bis nach Südamerika geschafft haben“, sagt John Lindo, Ph.D., ein Mitautor des Artikels, der sich auf die Analyse alter DNA spezialisiert hat und Assistenzprofessor an der Abteilung für Anthropologie der Universität ist Emory-Universität. „Die Beimischung muss vor langer Zeit stattgefunden haben, vielleicht vor 40.000 Jahren. Die Tatsache, dass die Denisovan-Linie fortbestand und ihr genetisches Signal sie zu einem alten Individuum aus Uruguay machte, das nur 1.500 Jahre alt ist, legt nahe, dass es sich um ein großes Beimischungsereignis handelte eine Population von Menschen und Denisova-Menschen.“

Zuvor an der Federal University of Pernambuco in Recife, Brasilien, entdeckten dos Santos und Kollegen die Überreste der beiden alten Menschen aus dem Nordosten Brasiliens, die mindestens 1.000 Jahre vor der Gegenwart zurückreichen, und schickten sie zur DNA-Extraktion und anschließenden Genomanalyse nach Lindo Sequenzierung und Analysen. Die Rohdaten wurden dann zur computergestützten Analyse der gesamten Genomsequenzen aus dem Nordosten Brasiliens an die FAU gesendet.

Die Forscher verglichen die beiden neu sequenzierten alten vollständigen Genome aus dem Nordosten Brasiliens mit heutigen weltweiten Genome und anderen alten vollständigen Genome aus Amerika. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung des Artikels sagt Lindo, dass nur etwa ein Dutzend alter vollständiger Genome aus Südamerika sequenziert und veröffentlicht wurden, im Gegensatz zu Hunderten aus Europa.

Abgesehen von Massenbestattungen an den Fundorten aus Nordostbrasilien, Uruguay, Südostbrasilien und Panama gibt es in den archäologischen Aufzeichnungen keine weiteren Hinweise auf gemeinsame kulturelle Merkmale. Wichtig ist, dass die analysierten alten Individuen aus Südostbrasilien etwa 9.000 Jahre älter sind als diejenigen aus Nordostbrasilien, Uruguay und Panama, genug Zeit für erwartete und spürbare kulturelle Unterschiede. Darüber hinaus liegen Nordostbrasilien, Uruguay und Panama, obwohl ähnlich alt, Tausende von Kilometern voneinander entfernt.

„Diese bahnbrechende Forschung umfasste viele verschiedene Bereiche, von Archäologie über Biowissenschaften bis hin zu Genomik und Datenwissenschaft“, sagte Stella Batalama, Ph.D., Dekanin, FAU College of Engineering and Computer Science. „Unsere Wissenschaftler an der Florida Atlantic University haben in Zusammenarbeit mit der Emory University dazu beigetragen, Licht in ein wichtiges Teil des Amerika-Puzzles zu bringen, das ohne leistungsstarke genomische und rechnergestützte Tools und Analysen nicht hätte gelöst werden können.“

Co-Autoren der Studie sind Amanda Owings, Ph.D., Emory University; Henry Socrates Lavalle Sullasi, Ph.D., Bundesuniversität Pernambuco, Brasilien; und Omer Gokcumen, Ph.D., State University New York at Buffalo.