Genetiker schreiben die Geschichte der Neandertaler und anderer Urmenschen neu

Seit 1856 die ersten Neandertalknochen entdeckt wurden, fragen sich die Menschen, was diese Urmenschen eigentlich bedeuten. Wie unterscheiden sie sich von uns? Wie sehr ähneln sie uns? Sind unsere Vorfahren mit ihnen klargekommen? Haben sie sie bekämpft? Haben sie sie geliebt? Die jüngste Entdeckung einer Gruppe namens Denisova-Menschen, einer neandertalähnlichen Gruppe, die Asien und Südasien bevölkerte, wirft neue Fragen auf.

Nun fügt ein internationales Team aus Genetikern und KI-Experten unserer gemeinsamen Homininen-Geschichte ganz neue Kapitel hinzu. Unter der Leitung von Joshua Akey, Professor am Lewis-Sigler Institute for Integrative Genomics in Princeton, haben die Forscher eine Geschichte genetischer Vermischung und genetischen Austauschs entdeckt, die auf eine viel engere Verbindung zwischen diesen frühen Menschengruppen schließen lässt als bisher angenommen.

„Dies ist das erste Mal, dass Genetiker mehrere Wellen der Vermischung moderner Menschen mit Neandertalern festgestellt haben“, sagte Liming Li, Professor an der Abteilung für medizinische Genetik und Entwicklungsbiologie der Southeast University in Nanjing, China, der diese Arbeit als assoziierter Forschungswissenschaftler in Akeys Labor durchführte.

„Wir wissen heute, dass es während des größten Teils der Menschheitsgeschichte Kontakte zwischen modernen Menschen und Neandertalern gab“, sagte Akey. Die Homininen, unsere direktesten Vorfahren, spalteten sich vor etwa 600.000 Jahren vom Stammbaum der Neandertaler ab und entwickelten dann vor etwa 250.000 Jahren unsere heutigen körperlichen Merkmale.

„Von damals bis zum Verschwinden der Neandertaler – also seit etwa 200.000 Jahren – haben moderne Menschen mit Neandertalerpopulationen interagiert“, sagte er.

Der Ergebnisse ihrer Arbeiten erscheinen in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Wissenschaft.

Vom Neandertaler galten früher die Stereotypen, er sei langsam und begriffsstutzig. Heute gelten sie als geschickte Jäger und Werkzeugmacher, die ihre Verletzungen mit ausgefeilten Techniken behandelten und gut an das kalte europäische Wetter angepasst waren.

Bei allen diesen Homininengruppen handelt es sich um Menschen. Um jedoch Ausdrücke wie „Neandertaler“, „Denisova-Menschen“ oder „alte Versionen unserer eigenen Menschenart“ zu vermeiden, verwenden die meisten Archäologen und Anthropologen die Abkürzungen Neandertaler, Denisova-Menschen und moderne Menschen.

Anhand der Genome von 2.000 heute lebenden Menschen sowie drei Neandertalern und einem Denisova-Menschen kartierten Akey und sein Team den Genfluss zwischen den Homininengruppen der letzten Viertelmillion Jahre.

Die Forscher verwendeten ein genetisches Werkzeug namens IBDmix, das sie vor einigen Jahren entwickelt hatten und das maschinelle Lerntechniken zur Entschlüsselung des Genoms verwendet. Frühere Forscher waren darauf angewiesen, menschliche Genome mit einer „Referenzpopulation“ moderner Menschen zu vergleichen, von denen angenommen wurde, dass sie wenig oder keine Neandertaler- oder Denisova-DNA besitzen.

Akeys Team hat festgestellt, dass selbst die erwähnten Gruppen, die Tausende von Kilometern südlich der Neandertalhöhlen leben, Spuren von Neandertaler-DNA aufweisen, die vermutlich von Reisenden (oder deren Nachkommen) nach Süden gebracht wurden.

Mit IBDmix identifizierte Akeys Team eine erste Kontaktwelle vor etwa 200.000 bis 250.000 Jahren, eine weitere Welle vor 100.000 bis 120.000 Jahren und die größte vor etwa 50.000 bis 60.000 Jahren.

Dies steht in krassem Gegensatz zu früheren genetischen Daten. „Bis heute deuten die meisten genetischen Daten darauf hin, dass sich der moderne Mensch vor 250.000 Jahren in Afrika entwickelte, dort die nächsten 200.000 Jahre blieb und sich dann vor 50.000 Jahren entschied, Afrika zu verlassen und den Rest der Welt zu bevölkern“, sagte Akey.

„Unsere Modelle zeigen, dass es keine lange Phase der Stagnation gab, sondern dass wir kurz nach dem Aufkommen des modernen Menschen aus Afrika ausgewandert und auch wieder dorthin zurückgekehrt sind“, sagte er. „Für mich handelt diese Geschichte von Ausbreitung, davon, dass der moderne Mensch viel häufiger umhergezogen ist und Neandertalern und Denisova-Menschen begegnet ist, als wir bisher angenommen haben.“

Diese Vorstellung einer Menschheit auf Wanderschaft deckt sich mit archäologischen und paläoanthropologischen Forschungsergebnissen, die auf einen Kultur- und Werkzeugaustausch zwischen den Homininengruppen schließen lassen.

Die Schlüsselerkenntnis von Li und Akey war, dass sie in den Genomen der Neandertaler nach DNA des modernen Menschen suchten, und nicht umgekehrt. „Der Großteil der genetischen Forschung im letzten Jahrzehnt konzentrierte sich darauf, wie sich die Paarung mit Neandertalern auf die Phänotypen des modernen Menschen und unsere Evolutionsgeschichte auswirkte – aber diese Fragen sind auch im umgekehrten Fall relevant und interessant“, sagte Akey.

Sie erkannten, dass die Nachkommen dieser ersten Wellen von Paarungen zwischen Neandertalern und modernen Menschen bei den Neandertalern geblieben sein mussten und daher keine Spuren bei lebenden Menschen hinterlassen haben. „Da wir jetzt die Neandertaler-Komponente in unsere genetischen Studien einbeziehen können, sehen wir diese früheren Ausbreitungen auf eine Weise, die uns vorher nicht möglich war“, sagte Akey.

Das letzte Puzzleteil war die Entdeckung, dass die Neandertalerpopulation sogar noch kleiner war als bisher angenommen.

Bei der genetischen Modellierung wurde traditionell die Variation – also die Diversität – als Indikator für die Populationsgröße verwendet. Je vielfältiger die Gene, desto größer die Population. Doch mithilfe von IBDmix zeigte Akeys Team, dass ein erheblicher Anteil dieser scheinbaren Diversität von DNA-Sequenzen stammte, die vom modernen Menschen mit seiner viel größeren Population übernommen wurden.

Infolgedessen wurde die tatsächliche Population der Neandertaler von etwa 3.400 sich fortpflanzenden Individuen auf etwa 2.400 herunterkorrigiert.

Zusammengefasst zeichnen die neuen Erkenntnisse ein Bild davon, wie die Neandertaler vor etwa 30.000 Jahren aus den Geschichtsbüchern verschwanden.

„Ich spreche nicht gern vom Aussterben, weil ich glaube, dass die Neandertaler größtenteils absorbiert wurden“, sagte Akey. Seiner Ansicht nach schrumpften die Neandertalerpopulationen langsam, bis die letzten Überlebenden in die modernen menschlichen Gemeinschaften integriert wurden.

Dieses „Assimilationsmodell“ wurde erstmals 1989 von Fred Smith, einem Anthropologieprofessor an der Illinois State University, formuliert. „Unsere Ergebnisse liefern starke genetische Daten, die mit Freds Hypothese übereinstimmen, und ich finde das wirklich interessant“, sagte Akey.

„Die Neandertaler standen vermutlich schon sehr lange am Rande der Ausrottung“, sagte er. „Wenn man ihre Zahl um 10 oder 20 Prozent reduziert, was unseren Schätzungen entspricht, ist das eine erhebliche Reduzierung einer bereits gefährdeten Population.“

„Der moderne Mensch war im Grunde wie eine Welle, die an einen Strand bricht und den Strand langsam, aber stetig wegwäscht. Irgendwann haben wir die Neandertaler demografisch einfach überwältigt und sie in die moderne menschliche Population integriert.“