Die Begegnung zwischen Neandertalern und Homo sapiens anhand ihrer Genome

Vor etwa 40.000 Jahren wichen die Neandertaler, die Hunderttausende von Jahren im westlichen Teil des eurasischen Kontinents gelebt hatten, dem aus Afrika eingewanderten Homo sapiens. Dieser Austausch erfolgte nicht plötzlich, und die beiden Arten existierten einige Jahrtausende lang nebeneinander, was zur Integration der Neandertaler-DNA in das Genom des Homo sapiens führte.

Forscher der Universität Genf (UNIGE) haben die Verteilung des von Neandertalern geerbten DNA-Anteils im Genom des Menschen (Homo sapiens) in den letzten 40.000 Jahren analysiert. Diese statistischen Analysen offenbarten subtile Variationen in der Zeit und im geografischen Raum. Diese Arbeit wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschrittehilft uns, die gemeinsame Geschichte dieser beiden Arten zu verstehen.

Dank Genomsequenzierung und vergleichender Analyse wurde nachgewiesen, dass sich Neandertaler und Homo sapiens kreuzten und dass diese Begegnungen manchmal erfolgreich waren, was dazu führte, dass bei heutigen Eurasiern etwa 2 % der DNA Neandertaler-Ursprungs vorhanden waren. Allerdings variiert dieser Prozentsatz geringfügig zwischen den Regionen Eurasiens, da DNA von Neandertalern in den Genomen asiatischer Populationen etwas häufiger vorkommt als in denen europäischer Populationen.

Eine Hypothese zur Erklärung dieses Unterschieds ist, dass die natürliche Selektion in asiatischen und europäischen Populationen nicht den gleichen Effekt auf Gene Neandertaler-Ursprungs gehabt hätte. Das Team von Mathias Currat, Dozent in der Abteilung für Genetik und Evolution der Fakultät für Naturwissenschaften der UNIGE, arbeitet an einer anderen Hypothese.

Seine frühere Arbeit, die auf Computersimulationen basiert, legt nahe, dass solche Unterschiede durch Migrationsströme erklärt werden könnten: Wenn eine Migrantenbevölkerung in ihrem Zusammenlebensbereich mit einer lokalen Bevölkerung hybridisiert, nimmt der Anteil der DNA der lokalen Bevölkerung tendenziell mit der Entfernung zu Ausgangspunkt der Migrationsbevölkerung.

Europa: Ein gemeinsames Territorium beider Arten

Im Fall von Homo sapiens und Neandertalern lautet die Hypothese, dass der Anteil der DNA von Neandertalern, einer hauptsächlich in Europa beheimateten Population, umso größer ist, je weiter man sich von Afrika, dem Ursprungsort des Homo sapiens, entfernt. Um diese Hypothese zu testen, verwendeten die Autoren eine von der Harvard Medical School zur Verfügung gestellte Datenbank, die mehr als 4.000 Genome von Personen umfasst, die in den letzten 40 Jahrtausenden in Eurasien gelebt haben.

„Unsere Studie konzentriert sich hauptsächlich auf europäische Populationen, da wir offensichtlich auf die Entdeckung von Knochen und den Erhaltungszustand der DNA angewiesen sind. Es stellt sich heraus, dass archäologische Ausgrabungen in Europa viel zahlreicher waren, was die Untersuchung der Genome erheblich erleichtert.“ Europäische Populationen“, erklärt Claudio Quilodrán, leitender Forschungs- und Lehrassistent in der Abteilung für Genetik und Evolution an der Fakultät für Naturwissenschaften der UNIGE und Co-Erstautor der Studie.

Statistische Analysen ergaben, dass in der Zeit nach der Ausbreitung des Homo sapiens aus Afrika die Genome paläolithischer Jäger und Sammler, die in Europa lebten, einen etwas höheren Anteil an DNA Neandertaler-Ursprungs enthielten als die Genome derjenigen, die in Asien lebten. Dieses Ergebnis steht im Widerspruch zur aktuellen Situation, stimmt jedoch mit paläontologischen Daten überein, da die Anwesenheit von Neandertalern hauptsächlich im westlichen Eurasien gemeldet wurde (weiter östlich als in der Altai-Region Sibiriens wurden keine Neandertalerknochen entdeckt).

Die Ankunft anatolischer Bauern verändert Genome

Anschließend, während des Übergangs zum Neolithikum, also dem Übergang vom Jäger-Sammler-Lebensstil zum Bauernlebensstil, vor 10.000 bis 5.000 Jahren, zeigt die Studie einen Rückgang des Anteils der DNA Neandertaler-Ursprungs im Genom europäischer Populationen, was dazu führte in einem etwas geringeren Prozentsatz als der der asiatischen Bevölkerung (wie derzeit beobachtet).

Dieser Rückgang fiel mit der Ankunft der ersten Bauern aus Anatolien (Westhalbinsel der Türkei) und dem Ägäisgebiet in Europa zusammen, die selbst einen geringeren Anteil an DNA neandertaler Herkunft trugen als die Bewohner Europas zur gleichen Zeit. Durch die Vermischung mit den Populationen Europas „verdünnten“ die Genome der Bauern aus Anatolien die Neandertaler-DNA noch etwas mehr.

Diese Studie zeigt, dass die Analyse antiker Genome in Verbindung mit archäologischen Daten es ermöglicht, verschiedene Stadien in der Geschichte hybridisierter Arten zu verfolgen.

„Darüber hinaus verfügen wir allmählich über genügend Daten, um den Anteil der DNA Neandertaler-Ursprungs im Genom des Homo sapiens zu bestimmten Zeiten der Vorgeschichte immer genauer zu beschreiben. Unsere Arbeit kann daher leichter als Referenz für zukünftige Studien dienen.“ „Erkennen Sie genetische Profile, die vom Durchschnitt abweichen und daher möglicherweise einen vorteilhaften oder nachteiligen Effekt aufweisen“, schlussfolgert Mathias Currat, Letztautor der Studie.