Neandertaler, die nächsten Verwandten des modernen Menschen, lebten bis zu ihrem Aussterben vor etwa 30.000 Jahren in Teilen Europas und Asiens.
Genetische Studien bringen immer mehr Erkenntnisse über die Verbindungen zwischen dem modernen Menschen und diesen längst ausgestorbenen Verwandten ans Licht. Erst kürzlich wurde bekannt, dass es innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne zu einer starken Kreuzung zwischen unseren Arten kam. vor etwa 47.000 Jahren. Aber ein Rätsel bleibt weiterhin bestehen.
Das heutige Genom des Homo sapiens enthält ein wenig Neandertaler-DNA. Diese genetischen Spuren stammen aus fast jedem Teil des Neandertaler-Genoms – mit Ausnahme des Y-Geschlechtschromosoms, das für die Entstehung von Männern verantwortlich ist.
Was ist also mit dem Y-Chromosom des Neandertalers passiert? Es könnte durch einen Unfall verloren gegangen sein oder aufgrund von Paarungsmustern oder minderwertiger Funktion. Die Antwort könnte jedoch in einer jahrhundertealten Theorie über die Gesundheit von Hybriden zwischen Arten liegen.
Geschlecht, Gene und Chromosomen der Neandertaler
Neandertaler und moderne Menschen trennten sich vor etwa 550.000 bis 765.000 Jahren in Afrika, als die Neandertaler nach Europa wanderten, unsere Vorfahren jedoch dort blieben. Sie trafen sich erst wieder, als der H. sapiens vor 40.000 bis 50.000 Jahren nach Europa und Asien einwanderte.
Wissenschaftler haben Kopien des vollständigen männlichen und weiblichen Neandertalergenoms geborgen, dank DNA aus gut erhaltenen Knochen und Zähne von Neandertalern in Europa und Asien. Wenig überraschend war das Genom des Neandertals unserem sehr ähnlich und enthielt etwa 20.000 Gene, die in 23 Chromosomen gebündelt waren.
Wie wir besaßen sie zwei Kopien von 22 dieser Chromosomen (eine von jedem Elternteil) und außerdem ein Paar Geschlechtschromosomen. Frauen hatten zwei X-Chromosomen, während Männer ein X- und ein Y-Chromosomen hatten.
Y-Chromosomen sind schwer zu sequenzieren, da sie viel repetitive „Junk-DNA“ enthalten. Daher wurde das Neandertaler-Y-Genom bisher nur teilweise sequenziert. Der große Teil, der sequenziert wurde, enthält jedoch Versionen mehrerer derselben Gene, die im modernen menschlichen Y-Chromosom vorkommen.
Beim modernen Menschen setzt ein Y-Chromosom-Gen namens SRY den Prozess in Gang, bei dem sich ein XY-Embryo zu einem Männchen entwickelt. Das SRY-Gen spielt diese Rolle bei allen Affen, daher gehen wir davon aus, dass dies auch bei Neandertalern der Fall war – obwohl wir das Neandertaler-SRY-Gen selbst nicht gefunden haben.
Durch die Paarung zwischen Arten sind uns Neandertaler-Gene zu verdanken
Es gibt viele kleine Hinweise, die eine DNA-Sequenz als von einem Neandertaler oder einem Homo sapiens stammend kennzeichnen. Wir können also im Genom moderner Menschen nach Teilen der DNA-Sequenz des Neandertalers suchen.
Die Genome aller menschlichen Linien aus Europa enthalten etwa 2% Neandertaler-DNA-Sequenzen. Linien aus Asien und Indien enthalten sogar mehrwährend auf Afrika beschränkte Abstammungslinien gar keine Gene aufweisen. Einige Genome des frühen Homo sapiens enthielten sogar noch mehr – etwa 6 % –, sodass es so aussieht, als würden die Neandertaler-Gene allmählich verschwinden.
Der Großteil dieser Neandertaler-DNA gelangte in einem Zeitraum von 7.000 Jahren vor etwa 47.000 Jahren nach Europa, nachdem der moderne Mensch aus Afrika nach Europa kam und bevor die Neandertaler vor etwa 30.000 Jahren ausstarben. Während dieser Zeit muss es viele Paarungen zwischen Neandertalern und Menschen.
Mindestens die Hälfte des gesamten Neandertalergenoms kann zusammengefügt aus Fragmenten, die in den Genomen verschiedener heutiger Menschen gefunden wurden. Wir haben unseren Neandertaler-Vorfahren zu verdanken, Züge einschließlich roter Haare, Arthritis und Resistenz gegen einige Krankheiten.
Es gibt eine eklatante Ausnahme. Kein zeitgenössischer Mensch haben sich als Beherbergungsstätte erwiesen irgendein Teil des Y-Chromosoms des Neandertalers.
Was ist mit dem Y-Chromosom des Neandertalers passiert?
War es einfach nur Pech, dass das Y-Chromosom der Neandertaler verloren ging? War es nicht sehr gut darin, Männchen zu produzieren? Gab es bei Neandertaler-Frauen, aber nicht bei Neandertalern, die sich zwischen den Arten paarten? Oder gab es etwas Giftiges über das Neandertaler-Y, so dass es nicht mit menschlichen Genen funktionieren würde?
Das A-Y-Chromosom gelangt ans Ende der Linie, wenn seine Träger keine Söhne haben. Es kann also sein, dass es im Laufe von Tausenden von Generationen einfach verloren gegangen ist.
Oder vielleicht war das Neandertaler-Y-Chromosom bei Paarungen zwischen Arten nie vorhanden. Vielleicht waren es immer moderne Menschenmänner, die sich in Neandertalerfrauen verliebten (oder mit ihnen handelten, sie entführten oder vergewaltigten)? Die Söhne dieser Frauen hätten alle die H. sapiens-Form des Y-Chromosoms. Es ist jedoch schwer, diese Idee mit der Feststellung in Einklang zu bringen, dass es keine Spur von Mitochondriale DNA des Neandertalers (die auf die weibliche Linie beschränkt ist) beim modernen Menschen.
Oder vielleicht war das Y-Chromosom des Neandertalers einfach nicht so gut in seiner Aufgabe wie sein Rivale, der Homo sapiens. Die Neandertalerpopulationen waren immer klein, sodass sich schädliche Mutationen eher anhäufen konnten.
Wir wissen, dass Y-Chromosomen mit einem besonders nützlichen Gen (beispielsweise für mehr, bessere oder schnellere Spermien) andere Y-Chromosomen in einer Population schnell ersetzen (sogenannter Anhalter-Effekt).
Wir wissen auch, dass das Y-Chromosom beim Menschen insgesamt abgebaut wird. Es ist sogar möglich, dass SRY beim Neandertaler-Y verloren ging und dass die Neandertaler sich im disruptiven Prozess der Entwicklung eines neuen geschlechtsbestimmenden Gens befanden, wie es bei einigen Nagetieren der Fall ist.
War das Y-Chromosom des Neandertalers bei Hybridjungen giftig?
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Y-Chromosom des Neandertalers nicht mit Genen auf anderen Chromosomen des modernen Menschen funktioniert.
Das fehlende Neandertaler-Y könnte dann wie folgt erklärt werden:Haldanes Regel.“ In den 1920er Jahren stellte der britische Biologe JBS Haldane fest, dass bei Hybriden zwischen Arten, wenn ein Geschlecht unfruchtbar, selten oder krank ist, es sich immer um das Geschlecht mit unterschiedlichen Geschlechtschromosomen handelt.
Bei Säugetieren und anderen Tieren, bei denen die Weibchen XX-Chromosomen und die Männchen XY-Chromosomen haben, sind es überproportional häufig männliche Hybride, die untauglich oder unfruchtbar sind. Bei Vögeln, Schmetterlingen und anderen Tieren, bei denen die Männchen ZZ-Chromosomen und die Weibchen ZW-Chromosomen haben, sind es die Weibchen.
Viele Kreuzungen zwischen verschiedenen Mäusearten zeigen dieses Muster, ebenso wie Kreuzungen zwischen Katzen. Bei Kreuzungen zwischen Löwen und Tigern (Liger und Tigon) sind beispielsweise die Weibchen fruchtbar, die Männchen jedoch unfruchtbar.
Es fehlt uns noch immer eine gute Erklärung für Haldanes Regel. Sie ist eines der bleibenden Mysterien der klassischen Genetik.
Es erscheint jedoch plausibel, dass das Y-Chromosom einer Art sich so entwickelt hat, dass es mit Genen anderer Chromosomen der eigenen Art zusammenarbeitet, während es möglicherweise nicht mit Genen einer verwandten Art zusammenarbeitet, die auch kleine Veränderungen.
Wir wissen, dass sich Gene auf dem Y-Chromosom viel schneller entwickeln als Gene auf anderen Chromosomen und dass einige von ihnen eine Funktion bei der Spermienproduktion haben, was die Unfruchtbarkeit männlicher Hybride erklären könnte.
Dies könnte also erklären, warum das Y-Chromosom des Neandertals verloren ging. Es eröffnet auch die Möglichkeit, dass es die Schuld des Y-Chromosoms war, das eine Fortpflanzungsbarriere darstellte und so dazu führte, dass Neandertaler und Menschen überhaupt zu unterschiedlichen Arten wurden.
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