Die Länge einer bestimmten Generation kann uns viel über die Biologie und soziale Organisation des Menschen verraten. Jetzt können Forscher der Indiana University mit einer neuen Methode, die sie mithilfe von DNA-Mutationen entwickelt haben, das Durchschnittsalter bestimmen, in dem Frauen und Männer Kinder in der gesamten menschlichen Evolutionsgeschichte hatten.
Die Forscher sagten, dass diese Arbeit uns helfen kann, die Umweltherausforderungen zu verstehen, denen unsere Vorfahren ausgesetzt waren, und uns auch dabei helfen kann, die Auswirkungen zukünftiger Umweltveränderungen auf die menschliche Gesellschaft vorherzusagen.
„Durch unsere Forschung an modernen Menschen haben wir festgestellt, dass wir das Alter, in dem Menschen Kinder bekommen, anhand der Arten von DNA-Mutationen vorhersagen können, die sie ihren Kindern hinterlassen haben“, sagte der Co-Autor der Studie, Matthew Hahn, Distinguished Professor of Biology am College of Arts and Sciences und Informatik an der Luddy School of Informatics, Computing and Engineering der IU Bloomington. „Wir haben dieses Modell dann auf unsere menschlichen Vorfahren angewendet, um zu bestimmen, in welchem Alter unsere Vorfahren sich fortgepflanzt haben.“
Laut der Studie, heute veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte und Co-Autor des IU-Postdoktoranden Richard Wang, beträgt das Durchschnittsalter, in dem Menschen in den letzten 250.000 Jahren Kinder hatten, 26,9 Jahre. Darüber hinaus waren Väter mit durchschnittlich 30,7 Jahren durchweg älter als Mütter mit durchschnittlich 23,2 Jahren, aber der Altersunterschied ist in den letzten 5.000 Jahren geschrumpft, wobei die neuesten Schätzungen der Studie das mütterliche Alter im Durchschnitt auf 26,4 Jahre schätzen. Die schrumpfende Kluft scheint größtenteils darauf zurückzuführen zu sein, dass Mütter Kinder in höherem Alter bekommen.
Abgesehen von dem jüngsten Anstieg des mütterlichen Alters bei der Geburt stellten die Forscher fest, dass das elterliche Alter gegenüber der Vergangenheit nicht stetig gestiegen ist und möglicherweise vor etwa 10.000 Jahren gesunken ist, weil das Bevölkerungswachstum mit dem Aufstieg der Zivilisation zusammenfiel.
„Diese Mutationen aus der Vergangenheit häufen sich mit jeder Generation an und existieren heute beim Menschen“, sagte Wang. „Wir können diese Mutationen jetzt identifizieren, sehen, wie sie sich zwischen männlichen und weiblichen Eltern unterscheiden und wie sie sich in Abhängigkeit vom Alter der Eltern verändern.“
Die von ihren Eltern geerbte DNA von Kindern enthält ungefähr 25 bis 75 neue Mutationen, was es Wissenschaftlern ermöglicht, Eltern und Nachkommen zu vergleichen und dann die Art der aufgetretenen Mutation zu klassifizieren. Bei der Untersuchung von Mutationen bei Tausenden von Kindern bemerkten IU-Forscher ein Muster: Die Art der Mutationen, die Kinder bekommen, hängt vom Alter der Mutter und des Vaters ab.
Frühere genetische Ansätze zur Bestimmung historischer Generationszeiten stützten sich auf die zusammengesetzten Effekte von entweder Rekombination oder Mutation moderner menschlicher DNA-Sequenzabweichungen von alten Proben. Aber die Ergebnisse wurden sowohl über Männer als auch über Frauen und über die letzten 40.000 bis 45.000 Jahre gemittelt.
Hahn, Wang und ihre Co-Autoren bauten ein Modell, das De-novo-Mutationen verwendet – eine genetische Veränderung, die zum ersten Mal bei einem Familienmitglied als Ergebnis einer Variante oder Mutation in einer Keimzelle eines der Elternteile vorhanden ist entsteht in der befruchteten Eizelle während der frühen Embryogenese – um die männlichen und weiblichen Generationszeiten zu vielen verschiedenen Zeitpunkten in den letzten 250.000 Jahren getrennt zu schätzen.
Die Forscher versuchten ursprünglich nicht, die Beziehung zwischen Geschlecht und Alter bei der Empfängnis im Laufe der Zeit zu verstehen; Sie führten eine umfassendere Untersuchung über die Anzahl der Mutationen durch, die von den Eltern an die Kinder weitergegeben wurden. Sie bemerkten nur die altersabhängigen Mutationsmuster, während sie versuchten, Unterschiede und Ähnlichkeiten zwischen diesen Mustern beim Menschen und anderen Säugetieren wie Katzen, Bären und Makaken zu verstehen.
„Die Geschichte der Menschheit wird aus einer Vielzahl von Quellen zusammengesetzt: schriftliche Aufzeichnungen, archäologische Funde, Fossilien usw.“, sagte Wang. „Unsere Genome, die DNA, die in jeder unserer Zellen gefunden wird, bieten eine Art Manuskript der menschlichen Evolutionsgeschichte. Die Ergebnisse unserer genetischen Analyse bestätigen einige Dinge, die wir aus anderen Quellen (wie dem jüngsten Anstieg des elterlichen Alters) wussten bieten auch ein tieferes Verständnis der Demographie der alten Menschen. Diese Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis unserer gemeinsamen Geschichte bei.“
Weitere Beiträge zu dieser Forschung leisteten Samer I. Al-Saffar, zum Zeitpunkt der Studie Doktorand an der IU, und Jeffrey Rogers vom Baylor College of Medicine.
Mehr Informationen:
Richard Wang, Generationszeiten der Menschen in den letzten 250.000 Jahren, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.abm7047. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm7047