Im Jahr 2010 war die Entdeckung, dass sich Frühmenschen und Neandertaler vermischten, bahnbrechend und enthüllte ein genetisches Erbe, das moderner Mensch‚ zirkadiane Rhythmen, Immunsysteme und Schmerzempfinden. Den Genfluss in die entgegengesetzte Richtung zu verstehen, war jedoch eine Herausforderung. Eine neue Studie, die am 12. Juli in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde, hat Licht darauf geworfen, wie diese Vermischung die Neandertaler geformt hat, und deutet auf mehrere Episoden von DNA-Austausch über 250.000 Jahre, und überdenkt damit die Geschichte von Homo sapiens‚ Migration aus Afrika, berichtete CNN.
Die meisten genetischen Daten deuten darauf hin, dass sich der moderne Mensch vor 250.000 Jahren in Afrika entwickelte, dort 200.000 Jahre blieb und sich dann vor etwa 50.000 Jahren weltweit ausbreitete. „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 Joshua Akey, Professor am Lewis-Sigler Institute der Princeton University und leitender Autor der Studie.
„Aber die Genetik ist im Grunde blind für alles, was keine Abstammung auf heutige Populationen überträgt. Was ich an diesem (Papier) ziemlich cool finde, ist, dass es genetische Einblicke in diese Ausbreitungen aus Afrika liefert, die wir bisher nicht sehen konnten“, fügte Akey hinzu.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass frühe Interaktionen des Menschen mit Neandertalern und anderen archaischen Menschen, einschließlich Denisova-Menschen, seit dem Auftauchen des Homo sapiens vor etwa 250.000 bis 300.000 Jahren häufiger waren als bisher angenommen. Durch den Vergleich von DNA-Sequenzen in Datenbanken können Wissenschaftler Beziehungen zwischen Populationen oder Arten rekonstruieren und die Zeit berechnen, seit der DNA-Austausch stattfand.
Die Studie ergab, dass Menschen Afrika verließen und sich in drei Wellen mit Neandertalern vermischten: die erste vor 200.000 bis 250.000 Jahren, kurz nachdem die ersten Homo sapiens-Fossilien in Afrika auftauchten; die zweite vor etwa 100.000 Jahren; und die dritte vor 50.000 bis 60.000 Jahren. Die jüngste Episode vor 50.000 Jahren ist bereits weithin anerkannt und wurde erstmals 2010 nach der Sequenzierung des ersten Neandertaler-Genoms identifiziert.
Die Forschung ergab, dass der DNA-Beitrag des Homo sapiens zum Neandertal in früheren Wellen erheblich war. Vor über 200.000 Jahren machte er bis zu 10 % des Neandertalergenoms aus und sank im Laufe der Zeit auf durchschnittlich 2,5 bis 3,7 %. Laurits Skov, ein Genetiker und Postdoktorand an der University of California in Berkeley, der nicht an der Studie beteiligt war, wies darauf hin, dass eine ähnliche Studie im letzten Jahr einen genetischen Austausch vor etwa 250.000 Jahren festgestellt habe. Der Beitrag vor etwa 100.000 Jahren sei jedoch eine neue Entdeckung.
„Sicher scheint jedoch, dass die Geschichte des Menschen und des Neandertals viel stärker miteinander verwoben ist, als wir bisher dachten“, sagte Skov per E-Mail.
Während der früheren Kreuzungswellen übernahmen die Neandertaler menschliche Gene und ihre Nachkommen blieben innerhalb der Neandertalergruppen. Diese frühen Paarungsepisoden waren das Ergebnis kleiner Gruppen von Homo sapiens-Pionieren, die aus Afrika auswanderten, aber außerhalb afrikanischer Gebiete keine starken Populationen bildeten. Folglich ist ihr genetischer Einfluss auf moderne menschliche Populationen nicht signifikant, beeinflusste das Genom der Neandertaler jedoch erheblich.
Akey merkte an, dass Unterschiede in der Populationsgröße erklären könnten, warum der frühe Homo sapiens zunächst keine große genetische Spur in den Neandertalern hinterlassen hat. „Ich denke, die einfachste Erklärung ist, dass dies Veränderungen in der Populationsgröße im Laufe der Zeit widerspiegelt“, erklärte Akey. „Zuerst strömten (frühe) moderne Menschen aus Afrika nach und nach aus, und die Neandertalpopulationen waren groß genug, um diese anfängliche Ausbreitung von Menschen und ihren Genen im Wesentlichen in die Neandertalpopulation aufzunehmen.“
Als der Homo sapiens vor etwa 60.000 Jahren im Rahmen einer größeren Migration Afrika verließ, blieben die Nachkommen der Begegnungen zwischen Homo sapiens und Neandertalern in modernen menschlichen Populationen erhalten und beeinflussten so unseren heutigen Genpool. Mithilfe maschinellen Lernens entschlüsselte und sequenzierte das Forschungsteam Genome von drei 50.000 bis 80.000 Jahre alten Neandertalern, die in Kroatien und im Altai-Gebirge gefunden wurden. Sie verglichen diese Daten mit den Genomen von 2.000 heute lebenden Menschen.
„Wir haben einen Rahmen entwickelt, um zu bestimmen, ob ein Genfluss vom Menschen zum Neandertaler stattgefunden hat, um abzuschätzen, wie viele Sequenzen des modernen Menschen in den Genomen der Neandertaler enthalten sind, und um die spezifischen Stellen im Genom der Neandertaler zu identifizieren, die … Sequenzen des modernen Menschen enthalten“, erklärte Akey.
Forscher glauben, dass die entdeckte Populationsdynamik erklären könnte, warum die Neandertaler vor 40.000 Jahren verschwanden. Die Analyse legt nahe, dass die Populationsgröße der Neandertaler 20 % kleiner war als bisher angenommen. Akey fügte hinzu: „Die menschliche Population war größer und erodierte schließlich wie Wellen, die an den Strand brechen“, was darauf hindeutet, dass die Gene der Neandertaler wahrscheinlich während der letzten Kreuzungswelle in die menschliche Population aufgenommen wurden.
„Das Aussterben ist eine komplizierte Angelegenheit, daher würde ich zögern, zu sagen, dass es die einzige Erklärung ist … aber ich denke, dass die Aufnahme der Neandertaler in die menschliche Population wahrscheinlich einen erheblichen Teil des Verschwindens der Neandertaler erklärt“, bemerkte er.
Chris Stringer, Forschungsleiter für die menschliche Evolution am Natural History Museum in London, stimmte dem zu. Er erklärte, dass das Aussterben der Neandertaler möglicherweise durch die letzte Phase der Kreuzung beeinflusst wurde, die die Vielfalt der Neandertaler verringerte, als ihre DNA in den größeren menschlichen Genpool gelangte. Stringer betonte: „Ich denke, das ist ein wichtiger Punkt. Wenn man die Zunahme der genetischen Vielfalt der Neandertaler durch die Kreuzung mit Homo sapiens außer Acht lässt, verringert sich auch ihre effektive Populationsgröße erheblich, was ein weiterer Beweis dafür ist, dass die späten Neandertaler bereits ohne die Konkurrenz einer wachsenden Homo sapiens-Population eine gefährdete Art gewesen sein könnten.“
Es gibt einige Homo sapiens-Fossilien, wie sie in Griechenland und Israel gefunden wurden, die diese frühen, weniger erfolgreichen Migrationen aus Afrika widerspiegeln könnten. Diese Fossilien weisen oft Merkmale auf, die als primitiv gelten, wie größere Augenbrauen und variable Kinnpartien, möglicherweise aufgrund des Genflusses von Neandertalern.
„Ich habe diese Merkmale so interpretiert, als ob sie von primitiveren, nicht-neandertalerischen Vorfahren übernommen worden wären, aber sie könnten alternativ auch Zeichen eines Genflusses von den Neandertalern sein, und vielleicht sollten solche Charakteristika jetzt im Lichte dieser neuen Arbeit noch einmal untersucht werden“, sagte Stringer.
Die meisten genetischen Daten deuten darauf hin, dass sich der moderne Mensch vor 250.000 Jahren in Afrika entwickelte, dort 200.000 Jahre blieb und sich dann vor etwa 50.000 Jahren weltweit ausbreitete. „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 Joshua Akey, Professor am Lewis-Sigler Institute der Princeton University und leitender Autor der Studie.
„Aber die Genetik ist im Grunde blind für alles, was keine Abstammung auf heutige Populationen überträgt. Was ich an diesem (Papier) ziemlich cool finde, ist, dass es genetische Einblicke in diese Ausbreitungen aus Afrika liefert, die wir bisher nicht sehen konnten“, fügte Akey hinzu.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass frühe Interaktionen des Menschen mit Neandertalern und anderen archaischen Menschen, einschließlich Denisova-Menschen, seit dem Auftauchen des Homo sapiens vor etwa 250.000 bis 300.000 Jahren häufiger waren als bisher angenommen. Durch den Vergleich von DNA-Sequenzen in Datenbanken können Wissenschaftler Beziehungen zwischen Populationen oder Arten rekonstruieren und die Zeit berechnen, seit der DNA-Austausch stattfand.
Die Studie ergab, dass Menschen Afrika verließen und sich in drei Wellen mit Neandertalern vermischten: die erste vor 200.000 bis 250.000 Jahren, kurz nachdem die ersten Homo sapiens-Fossilien in Afrika auftauchten; die zweite vor etwa 100.000 Jahren; und die dritte vor 50.000 bis 60.000 Jahren. Die jüngste Episode vor 50.000 Jahren ist bereits weithin anerkannt und wurde erstmals 2010 nach der Sequenzierung des ersten Neandertaler-Genoms identifiziert.
Die Forschung ergab, dass der DNA-Beitrag des Homo sapiens zum Neandertal in früheren Wellen erheblich war. Vor über 200.000 Jahren machte er bis zu 10 % des Neandertalergenoms aus und sank im Laufe der Zeit auf durchschnittlich 2,5 bis 3,7 %. Laurits Skov, ein Genetiker und Postdoktorand an der University of California in Berkeley, der nicht an der Studie beteiligt war, wies darauf hin, dass eine ähnliche Studie im letzten Jahr einen genetischen Austausch vor etwa 250.000 Jahren festgestellt habe. Der Beitrag vor etwa 100.000 Jahren sei jedoch eine neue Entdeckung.
„Sicher scheint jedoch, dass die Geschichte des Menschen und des Neandertals viel stärker miteinander verwoben ist, als wir bisher dachten“, sagte Skov per E-Mail.
Während der früheren Kreuzungswellen übernahmen die Neandertaler menschliche Gene und ihre Nachkommen blieben innerhalb der Neandertalergruppen. Diese frühen Paarungsepisoden waren das Ergebnis kleiner Gruppen von Homo sapiens-Pionieren, die aus Afrika auswanderten, aber außerhalb afrikanischer Gebiete keine starken Populationen bildeten. Folglich ist ihr genetischer Einfluss auf moderne menschliche Populationen nicht signifikant, beeinflusste das Genom der Neandertaler jedoch erheblich.
Akey merkte an, dass Unterschiede in der Populationsgröße erklären könnten, warum der frühe Homo sapiens zunächst keine große genetische Spur in den Neandertalern hinterlassen hat. „Ich denke, die einfachste Erklärung ist, dass dies Veränderungen in der Populationsgröße im Laufe der Zeit widerspiegelt“, erklärte Akey. „Zuerst strömten (frühe) moderne Menschen aus Afrika nach und nach aus, und die Neandertalpopulationen waren groß genug, um diese anfängliche Ausbreitung von Menschen und ihren Genen im Wesentlichen in die Neandertalpopulation aufzunehmen.“
Als der Homo sapiens vor etwa 60.000 Jahren im Rahmen einer größeren Migration Afrika verließ, blieben die Nachkommen der Begegnungen zwischen Homo sapiens und Neandertalern in modernen menschlichen Populationen erhalten und beeinflussten so unseren heutigen Genpool. Mithilfe maschinellen Lernens entschlüsselte und sequenzierte das Forschungsteam Genome von drei 50.000 bis 80.000 Jahre alten Neandertalern, die in Kroatien und im Altai-Gebirge gefunden wurden. Sie verglichen diese Daten mit den Genomen von 2.000 heute lebenden Menschen.
„Wir haben einen Rahmen entwickelt, um zu bestimmen, ob ein Genfluss vom Menschen zum Neandertaler stattgefunden hat, um abzuschätzen, wie viele Sequenzen des modernen Menschen in den Genomen der Neandertaler enthalten sind, und um die spezifischen Stellen im Genom der Neandertaler zu identifizieren, die … Sequenzen des modernen Menschen enthalten“, erklärte Akey.
Forscher glauben, dass die entdeckte Populationsdynamik erklären könnte, warum die Neandertaler vor 40.000 Jahren verschwanden. Die Analyse legt nahe, dass die Populationsgröße der Neandertaler 20 % kleiner war als bisher angenommen. Akey fügte hinzu: „Die menschliche Population war größer und erodierte schließlich wie Wellen, die an den Strand brechen“, was darauf hindeutet, dass die Gene der Neandertaler wahrscheinlich während der letzten Kreuzungswelle in die menschliche Population aufgenommen wurden.
„Das Aussterben ist eine komplizierte Angelegenheit, daher würde ich zögern, zu sagen, dass es die einzige Erklärung ist … aber ich denke, dass die Aufnahme der Neandertaler in die menschliche Population wahrscheinlich einen erheblichen Teil des Verschwindens der Neandertaler erklärt“, bemerkte er.
Chris Stringer, Forschungsleiter für die menschliche Evolution am Natural History Museum in London, stimmte dem zu. Er erklärte, dass das Aussterben der Neandertaler möglicherweise durch die letzte Phase der Kreuzung beeinflusst wurde, die die Vielfalt der Neandertaler verringerte, als ihre DNA in den größeren menschlichen Genpool gelangte. Stringer betonte: „Ich denke, das ist ein wichtiger Punkt. Wenn man die Zunahme der genetischen Vielfalt der Neandertaler durch die Kreuzung mit Homo sapiens außer Acht lässt, verringert sich auch ihre effektive Populationsgröße erheblich, was ein weiterer Beweis dafür ist, dass die späten Neandertaler bereits ohne die Konkurrenz einer wachsenden Homo sapiens-Population eine gefährdete Art gewesen sein könnten.“
Es gibt einige Homo sapiens-Fossilien, wie sie in Griechenland und Israel gefunden wurden, die diese frühen, weniger erfolgreichen Migrationen aus Afrika widerspiegeln könnten. Diese Fossilien weisen oft Merkmale auf, die als primitiv gelten, wie größere Augenbrauen und variable Kinnpartien, möglicherweise aufgrund des Genflusses von Neandertalern.
„Ich habe diese Merkmale so interpretiert, als ob sie von primitiveren, nicht-neandertalerischen Vorfahren übernommen worden wären, aber sie könnten alternativ auch Zeichen eines Genflusses von den Neandertalern sein, und vielleicht sollten solche Charakteristika jetzt im Lichte dieser neuen Arbeit noch einmal untersucht werden“, sagte Stringer.