Der frühe Engpass der Vorfahren hätte das Ende des modernen Menschen bedeuten können

Wie eine neue Methode zur Ableitung der antiken Bevölkerungsgröße einen schwerwiegenden Engpass in der menschlichen Bevölkerung aufdeckte, der die Chance für die Menschheit, wie wir sie heute kennen, fast zunichte gemacht hätte.

Eine ungeklärte Lücke im afrikanischen/eurasischen Fossilienbestand könnte nun dank eines Forscherteams aus China, Italien und den Vereinigten Staaten erklärt werden.

Mit einer neuartigen Methode namens FitCoal (Fast Infinitesimal Time Coalescent Process) konnten die Forscher mithilfe moderner menschlicher Genomsequenzen von 3.154 Personen demografische Schlussfolgerungen genau bestimmen. Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse online in der Zeitschrift Wissenschaft.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die frühen menschlichen Vorfahren einen längeren, schwerwiegenden Engpass durchlebten, in dem etwa 1.280 brütende Individuen in der Lage waren, eine Population für etwa 117.000 Jahre zu ernähren. Während diese Forschung einige Aspekte der Vorfahren des frühen bis mittleren Pleistozäns beleuchtet hat, müssen seit der Entdeckung dieser Informationen noch viele weitere Fragen beantwortet werden.

In dieser Studie wurde eine große Menge genomischer Sequenzen analysiert. Allerdings „stellt die Tatsache, dass FitCoal den uralten schwerwiegenden Flaschenhals mit nur wenigen Sequenzen erkennen kann, einen Durchbruch dar“, sagt der leitende Autor Yun-Xin Fu, ein theoretischer Populationsgenetiker am Health Science Center der University of Texas in Houston.

Die mit FitCoal ermittelten Ergebnisse zur Berechnung der Wahrscheinlichkeit für heutige Genomsequenzen ergaben, dass frühe menschliche Vorfahren extreme Todesfälle und damit einen Verlust an genetischer Vielfalt erlitten.

„Die Lücke in den afrikanischen und eurasischen Fossilienbeständen lässt sich chronologisch durch diesen Engpass in der frühen Steinzeit erklären. Er fällt mit diesem vorgeschlagenen Zeitraum mit erheblichem Verlust an Fossiliennachweisen zusammen“, sagt der leitende Autor Giorgio Manzi, Anthropologe an der Universität Sapienza von Rom.

Die vermuteten Gründe für diesen Rückgang der menschlichen Vorfahrenpopulation sind hauptsächlich klimatischer Natur: Vereisungen um diese Zeit führen zu Temperaturveränderungen, schweren Dürren und dem Verlust anderer Arten, die möglicherweise als Nahrungsquelle für die menschlichen Vorfahren dienten.

Aufgrund dieses Engpasses im frühen bis mittleren Pleistozän könnten schätzungsweise 65,85 % der aktuellen genetischen Vielfalt verloren gegangen sein, und die längere Zeit der minimalen Anzahl brütender Individuen bedrohte die Menschheit, wie wir sie heute kennen.

Dieser Engpass scheint jedoch zu einem Artbildungsereignis beigetragen zu haben, bei dem zwei Vorfahrenchromosomen zusammengekommen sein könnten, um das zu bilden, was heute beim modernen Menschen als Chromosom 2 bekannt ist. Mit diesen Informationen wurde möglicherweise der letzte gemeinsame Vorfahre der Denisova-Menschen, Neandertaler und modernen Menschen (Homo sapiens) entdeckt.

Wir alle wissen, dass nach der Beantwortung einer Frage weitere Fragen auftauchen.

„Der neuartige Befund eröffnet ein neues Feld in der menschlichen Evolution, weil er viele Fragen aufwirft, etwa nach den Orten, an denen diese Individuen lebten, wie sie die katastrophalen Klimaveränderungen überstanden haben und ob die natürliche Selektion während des Engpasses die Entwicklung des menschlichen Gehirns beschleunigt hat.“ sagt der leitende Autor Yi-Hsuan Pan, ein Wissenschaftler für evolutionäre und funktionelle Genomik an der East China Normal University (ECNU).

Da nun Grund zu der Annahme besteht, dass zwischen 930.000 und 813.000 Jahren ein Ahnenkampf stattgefunden hat, können Forscher weiter forschen, um Antworten auf diese Fragen zu finden und aufzudecken, wie eine so kleine Population unter vermeintlich schwierigen und gefährlichen Bedingungen überleben konnte. Die Kontrolle des Feuers sowie die Klimaveränderung, die das menschliche Leben begünstigter machte, könnten zu einem späteren raschen Bevölkerungswachstum vor etwa 813.000 Jahren beigetragen haben.

„Diese Erkenntnisse sind nur der Anfang. Zukünftige Ziele mit diesem Wissen zielen darauf ab, ein vollständigeres Bild der menschlichen Evolution während dieser Übergangszeit vom frühen zum mittleren Pleistozän zu zeichnen, was wiederum das Geheimnis der frühen menschlichen Abstammung und Evolution weiter lüften wird.“ sagt der leitende Autor LI Haipeng, ein theoretischer Populationsgenetiker und Computerbiologe am Shanghai Institute of Nutrition and Health, Chinese Academy of Sciences (SINH-CAS).

Diese Forschung wurde gemeinsam von Li Haipeng von SINH-CAS und Yi-Hsuan Pan von ECNU geleitet. Ihre Mitarbeiter, Fabio Di Vincenzo von der Universität Florenz, Giogio Manzi von der Universität Sapienza in Rom und Yun-Xin Fu vom Health Science Center der University of Texas in Houston, haben einen wichtigen Beitrag zu den Ergebnissen geleistet.

Die Erstautoren der Studie waren Hu Wangjie und Hao Ziqian, die früher Studenten/Praktikanten am SINH-CAS und ECNU waren. Sie sind derzeit der Icahn School of Medicine am Mount Sinai bzw. der Shandong First Medical University und der Shandong Academy of Medical Sciences angeschlossen. Du Pengyuan vom SINH-CAS und Cui Jialong von der ECNU trugen ebenfalls zu dieser Forschung bei.