Laut einer neuen Studie könnten Neandertaler Morgenmenschen gewesen sein

Eine neue Forschungsarbeit kommt zu dem Schluss, dass genetisches Material von Neandertaler-Vorfahren möglicherweise dazu beigetragen hat, dass manche Menschen heute dazu neigen, „Frühaufsteher“ zu sein, also Menschen, denen es leichter fällt, früher aufzustehen und zu Bett zu gehen.

Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Tagebuch Genombiologie und Evolution.

Alle anatomisch modernen Menschen haben ihren Ursprung vor etwa 300.000 Jahren in Afrika, wo Umweltfaktoren viele ihrer biologischen Merkmale prägten. Vor etwa 70.000 Jahren begannen die Vorfahren der modernen eurasischen Menschen, nach Eurasien auszuwandern, wo sie vielfältige neue Umgebungen vorfanden, darunter höhere Breiten mit größeren jahreszeitlichen Schwankungen bei Tageslicht und Temperatur.

Aber auch andere Menschenmenschen wie der Neandertaler und der Denisova-Mensch lebten seit mehr als 400.000 Jahren in Eurasien. Diese archaischen Homininen trennten sich vor etwa 700.000 Jahren vom modernen Menschen, und als Folge davon entwickelten sich unsere Vorfahren und archaischen Homininen unter anderen Umweltbedingungen. Dies führte zur Anhäufung linienspezifischer genetischer Variationen und Phänotypen. Als Menschen nach Eurasien kamen, kreuzten sie sich mit den archaischen Homininen auf dem Kontinent, und dadurch entstand für den Menschen die Möglichkeit, genetische Varianten zu erhalten, die bereits an diese neuen Umgebungen angepasst waren.

Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass ein Großteil der archaischen Hominin-Abstammung beim modernen Menschen nicht vorteilhaft war und durch natürliche Selektion entfernt wurde, aber einige der in menschlichen Populationen verbliebenen archaischen Hominin-Varianten weisen Hinweise auf Anpassung auf. Beispielsweise wurden archaische genetische Varianten mit Unterschieden im Hämoglobinspiegel in größeren Höhen bei Tibetern, der Immunresistenz gegenüber neuen Krankheitserregern, dem Grad der Hautpigmentierung und der Fettzusammensetzung in Verbindung gebracht.

Veränderungen im Muster und in der Intensität der Lichtexposition haben biologische und verhaltensbezogene Konsequenzen, die zu evolutionären Anpassungen führen können. Wissenschaftler haben die Entwicklung der zirkadianen Anpassung bereits ausführlich bei Insekten, Pflanzen und Fischen erforscht, beim Menschen ist sie jedoch nicht gut untersucht.

Die eurasischen Lebensräume, in denen Neandertaler und Denisova-Menschen mehrere Hunderttausend Jahre lang lebten, liegen in höheren Breiten mit variableren Tageslichtzeiten als die Landschaft, in der sich der moderne Mensch entwickelte, bevor er Afrika verließ. Daher untersuchten die Forscher, ob es genetische Hinweise auf Unterschiede in den zirkadianen Uhren von Neandertalern und modernen Menschen gibt.

Durch eine Kombination aus Literaturrecherche und Expertenwissen definierten die Forscher einen Satz von 246 zirkadianen Genen. Sie fanden Hunderte von genetischen Varianten, die für jede Abstammungslinie spezifisch sind und das Potenzial haben, Gene zu beeinflussen, die an der zirkadianen Uhr beteiligt sind. Mit Methoden der künstlichen Intelligenz identifizierten sie 28 zirkadiane Gene, die Varianten enthielten, die das Spleißen bei archaischen Menschen verändern könnten, und 16 zirkadiane Gene, die bei heutigen Menschen und archaischen Homininen wahrscheinlich unterschiedlich reguliert werden.

Dies deutete darauf hin, dass es wahrscheinlich funktionelle Unterschiede zwischen den zirkadianen Uhren bei archaischen Homininen und modernen Menschen gab. Da sich die Vorfahren des eurasischen modernen Menschen und der Neandertaler vermischten, war es möglich, dass einige Menschen zirkadiane Varianten von Neandertalern erhalten haben.

Um dies zu testen, untersuchten die Forscher, ob introgressierte genetische Varianten – Varianten, die vom Neandertaler in den modernen Menschen übergingen – einen Zusammenhang mit den Vorlieben des Körpers für Wachheit und Schlaf in einer großen Kohorte von mehreren hunderttausend Menschen aus der britischen Biobank haben.

Sie fanden viele introgressive Varianten mit Auswirkungen auf die Schlafpräferenz, und was am auffälligsten war, sie fanden heraus, dass diese Varianten die „Morgenbereitschaft“, also die Neigung, früh aufzustehen, kontinuierlich steigern. Dies deutet auf einen gerichteten Effekt auf das Merkmal hin und steht im Einklang mit Anpassungen an große Breitengrade, die bei anderen Tieren beobachtet wurden.

Eine erhöhte Morgendosis ist beim Menschen mit einer verkürzten Periode der circadianen Uhr verbunden. Dies ist wahrscheinlich in höheren Breiten von Vorteil, da es nachweislich eine schnellere Anpassung von Schlaf/Wach an externe Timing-Hinweise ermöglicht. Verkürzte zirkadiane Perioden sind für die Synchronisierung mit den ausgedehnten sommerlichen Lichtperioden hoher Breiten bei Fruchtfliegen erforderlich, und die Selektion auf kürzere zirkadiane Perioden hat bei natürlichen Fruchtfliegenpopulationen zu Breitengradlinien mit abnehmender Periode mit zunehmender Breite geführt.

Daher könnte die Tendenz zur Morgenstimmung bei introgressierten Varianten auf eine Selektion hin zu einer verkürzten zirkadianen Periode in den Populationen hinweisen, die in hohen Breiten leben. Die Neigung, ein Morgenmensch zu sein, könnte für unsere Vorfahren, die in höheren Breiten Europas lebten, evolutionär von Vorteil gewesen sein und wäre daher ein erhaltenswertes genetisches Merkmal des Neandertalers gewesen.

„Durch die Kombination alter DNA, groß angelegter genetischer Studien an modernen Menschen und künstlicher Intelligenz haben wir erhebliche genetische Unterschiede in den zirkadianen Systemen von Neandertalern und modernen Menschen entdeckt“, sagte der Hauptautor der Studie, John A. Capra. „Dann haben wir durch die Analyse der Teile der Neandertaler-DNA, die im modernen menschlichen Genom verbleiben, einen auffälligen Trend entdeckt: Viele von ihnen haben Auswirkungen auf die Kontrolle zirkadianer Gene beim modernen Menschen, und diese Auswirkungen gehen überwiegend in die Richtung einer zunehmenden Neigung, a zu sein.“ Frühaufsteher.

„Diese Änderung steht im Einklang mit den Auswirkungen des Lebens in höheren Breiten auf die zirkadianen Uhren von Tieren und ermöglicht wahrscheinlich eine schnellere Anpassung der zirkadianen Uhr an sich ändernde saisonale Lichtmuster. Zu unseren nächsten Schritten gehört die Anwendung dieser Analysen auf vielfältigere moderne menschliche Populationen und die Erforschung die Auswirkungen der von uns identifizierten Neandertaler-Varianten auf die zirkadiane Uhr in Modellsystemen und die Anwendung ähnlicher Analysen auf andere potenziell adaptive Merkmale.“