Eine von Forschern des RIKEN-Zentrums für Integrative Medizinwissenschaften geleitete genetische Studie hat Hinweise darauf gefunden, dass die Menschen in Japan von drei Vorfahrengruppen abstammen.
Die Ergebnisse, veröffentlicht In Wissenschaftliche Fortschritte im April 2024 die lang gehegte Überzeugung in Frage zu stellen, dass es in Japan zwei große Stammesgruppen gab: die einheimischen Jäger, Sammler und Fischer der Jomon-Dynastie und die Reis anbauenden Migranten aus Ostasien.
Stattdessen identifizierten die Forscher eine dritte Gruppe mit möglichen Verbindungen nach Nordostasien – das sogenannte Volk der Emishi – und verliehen damit der erstmals 2021 vorgeschlagenen Theorie der „dreigliedrigen Ursprünge“ weitere Glaubwürdigkeit.
Die japanische Bevölkerung ist genetisch nicht so homogen, wie alle denken, sagt Chikashi Terao vom RIKEN, der die Studie leitete. Terao sagt: „Unsere Analyse hat die Struktur der japanischen Subpopulation auf einer feinen Skala enthüllt, die sehr schön nach geographischen Standorten im Land klassifiziert ist.“
Auf der Suche nach Hinweisen
Zu diesen Schlussfolgerungen gelangte Teraos Team, nachdem es die DNA von mehr als 3.200 Menschen in sieben Regionen Japans sequenziert hatte, die sich über die gesamte Länge des Landes erstrecken, von Hokkaido im Norden bis Okinawa im Süden. Es handelt sich dabei um eine der bislang umfangreichsten genetischen Analysen einer nicht-europäischen Bevölkerung.
Die Forscher verwendeten eine Technik namens Gesamtgenomsequenzierung, die die komplette genetische Ausstattung eines Individuums enthüllt – alle drei Milliarden DNA-Basenpaare. Sie liefert rund 3.000 Mal mehr Informationen als die bisher weiter verbreitete DNA-Microarray-Methode. „Durch die Gesamtgenomsequenzierung können wir mehr Daten untersuchen und so interessantere Dinge entdecken“, sagt Terao.
Um die Nützlichkeit der Daten weiter zu steigern und die möglichen Verbindungen zwischen Genen und bestimmten Krankheiten zu untersuchen, kombinierten er und seine Mitarbeiter die erhaltenen DNA-Informationen mit relevanten klinischen Daten, darunter Krankheitsdiagnosen, Testergebnisse und Informationen zur Kranken- und Familiengeschichte. All dies fassten sie in einer Datenbank zusammen, die als Japanese Encyclopedia of Whole-Genome/Exome Sequencing Library (JEWEL) bekannt ist.
Ein Thema, das Terao besonders interessierte, war die Untersuchung seltener Genvarianten. „Wir gingen davon aus, dass seltene Varianten manchmal auf bestimmte Vorfahrenpopulationen zurückgeführt werden können und aufschlussreich sein könnten, um kleinräumige Migrationsmuster innerhalb Japans aufzudecken“, erklärt er.
Ihre Vermutung erwies sich als richtig und half, die geografische Verteilung der japanischen Abstammung aufzudecken. Die Jomon-Abstammung ist beispielsweise an den südlichen, subtropischen Küsten Okinawas am stärksten vertreten (in 28,5 % der Proben gefunden), während sie im Westen am geringsten ist (nur 13,4 % der Proben).
Im Gegensatz dazu weisen die Bewohner Westjapans eine größere genetische Ähnlichkeit mit den Han-Chinesen auf. Teraos Team ist der Ansicht, dass dies wahrscheinlich mit dem Zustrom von Migranten aus Ostasien zwischen dem Jahr 250 und dem Jahr 794 zusammenhängt und sich auch in der umfassenden historischen Übernahme chinesischer Gesetzgebung, Sprache und Bildungssysteme in dieser Region widerspiegelt.
Die Emishi-Abstammung hingegen ist im Nordosten Japans am weitesten verbreitet und nimmt in Richtung Westen des Landes ab.
Spuren der Vergangenheit
Die Forscher untersuchten JEWEL auch auf Gene, die von Neandertalern und Denisova-Menschen geerbt wurden, zwei Gruppen archaischer Menschen, die sich mit Homo sapiens vermischten. „Uns interessiert, warum alte Genome in die DNA-Sequenzen moderner Menschen integriert und dort erhalten bleiben“, sagt Terao, der erklärt, dass solche Gene manchmal mit bestimmten Merkmalen oder Erkrankungen in Verbindung stehen.
So haben andere Forscher beispielsweise nachgewiesen, dass Menschen in Tibet über von Denisova-Menschen stammende DNA in einem Gen namens EPAS1 verfügen, das ihnen vermutlich bei der Besiedlung hochgelegener Gebiete geholfen hat. Vor kurzem entdeckten Wissenschaftler, dass eine Gruppe von von Neandertalern geerbten Genen auf Chromosom 3 – ein Merkmal, das bei etwa der Hälfte aller Südasiaten vorhanden ist – mit einem höheren Risiko für Atemversagen und andere schwere Symptome von COVID-19 verbunden ist.
Die Analyse von Teraos Team brachte Licht in 44 alte DNA-Regionen, die bei heutigen Japanern vorhanden sind und von denen die meisten nur bei Ostasiaten vorkommen. Dazu gehört eine von Denisova-Menschen stammende Region im Gen NKX6-1, das bekanntermaßen mit Typ-2-Diabetes in Verbindung steht. Laut den Forschern könnte dies die Empfindlichkeit einer Person gegenüber Semaglutid beeinflussen, einem oralen Medikament zur Behandlung der Krankheit. Sie identifizierten außerdem 11 von Neandertalern stammende Segmente, die mit koronarer Herzkrankheit, Prostatakrebs, rheumatoider Arthritis und vier weiteren Erkrankungen in Verbindung stehen.
Auf dem Weg zur personalisierten Medizin
Das von RIKEN geleitete Team nutzte auch Daten zu seltenen genetischen Varianten, um mögliche Krankheitsursachen aufzudecken. So fanden sie beispielsweise heraus, dass eine Variante eines Gens namens PTPRD potenziell „höchst schädlich“ sein kann, da sie mit Bluthochdruck, Nierenversagen und Herzinfarkt in Verbindung gebracht werden könnte, sagt Xiaoxi Liu, leitender Wissenschaftler in Teraos Labor und Erstautor der Studie.
Darüber hinaus stellte das Team eine signifikante Häufigkeit von Varianten – auch Funktionsverlustvarianten genannt – in den Genen GJB2 und ABCC2 fest, die mit Hörverlust bzw. chronischer Lebererkrankung in Zusammenhang stehen.
Die Entschlüsselung der Beziehungen zwischen Genen und ihren Varianten sowie deren Einfluss auf Merkmale, einschließlich der Krankheitsprädisposition, könnte Wissenschaftlern eines Tages bei der Entwicklung personalisierter Medizin helfen, sagt Terao.
„Wir haben versucht, die für Japaner typischen Varianten von Genen zu finden und zu katalogisieren, die zu Funktionsverlust führen, und herauszufinden, warum sie mit höherer Wahrscheinlichkeit bestimmte Merkmale und Krankheiten aufweisen“, sagt er. „Wir möchten Unterschiede in der Bevölkerung mit Unterschieden in der Genetik in Verbindung bringen.“
In Zukunft hofft er, JEWEL erweitern und noch mehr DNA-Proben in den Datensatz aufnehmen zu können. Lange Zeit konzentrierten sich groß angelegte Genomstudien auf die Analyse von Daten von Menschen europäischer Abstammung. Doch Terao sagt, es sei „ziemlich wichtig, dies auf die asiatische Bevölkerung auszuweiten, damit die Ergebnisse auf lange Sicht auch uns zugute kommen können.“
Weitere Informationen:
Xiaoxi Liu et al., Entschlüsselung triancestraler Ursprünge, archaischer Introgression und natürlicher Selektion in der japanischen Bevölkerung durch Gesamtgenomsequenzierung, Wissenschaftliche Fortschritte (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adi8419