Studie zeigt, dass Neandertaler mindestens 6 % ihres Genoms von einer inzwischen ausgestorbenen Abstammungslinie frühneuzeitlicher Menschen geerbt haben

Der moderne Mensch wanderte vor 75.000 Jahren nach Eurasien aus, wo er Neandertalern begegnete und sich mit ihnen vermischte. Eine neue Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Aktuelle Biologie zeigt, dass Neandertaler zu diesem Zeitpunkt bereits menschliche DNA aus einer viel älteren Begegnung mit modernen Menschen in sich trugen.

Das von Penn geleitete Forschungsteam, dem Mitarbeiter der Universität Addis Abeba, der Universität Botswana, der Fudan-Universität, der Hubert Kairuki Memorial University und der Universität Yaoundé angehörten, zeigte, dass eine alte Abstammungslinie moderner Menschen vor über 250.000 Jahren nach Eurasien einwanderte, wo sie lebten mit Neandertalern gekreuzt. Im Laufe der Zeit starben diese Menschen aus und es blieb eine Population mit überwiegend Neandertaler-Vorfahren zurück.

„Wir fanden dieses Spiegelbild einer antiken Kreuzung, bei der Gene von alten modernen Menschen in Neandertaler übergingen“, sagt Alexander Platt, leitender Wissenschaftler an der Perelman School of Medicine und einer der Erstautoren der Studie. „Diese Gruppe von Individuen verließ Afrika vor 250.000 bis 270.000 Jahren. Sie waren sozusagen die Cousins ​​aller heute lebenden Menschen, und sie waren uns viel ähnlicher als die Neandertaler.“

Zu dieser Schlussfolgerung gelangte das Team, indem es ein Neandertaler-Genom mit einem vielfältigen Satz von Genomen moderner indigener Populationen in Afrika südlich der Sahara verglich.

„Diese Studie unterstreicht, wie wichtig es ist, ethnisch und geografisch unterschiedliche Bevölkerungsgruppen in Humangenetik- und Genomstudien einzubeziehen“, sagt Sarah Tishkoff, Professorin an der Penn Integrates Knowledge University in Penn und leitende Autorin der Arbeit.

Da angenommen wird, dass die meisten Kreuzungen zwischen Neandertalern und Menschen in Eurasien und nicht in Afrika stattgefunden haben, wird erwartet, dass die Abstammung der Neandertaler in Afrika südlich der Sahara begrenzt ist; Eine aktuelle Studie ergab jedoch die rätselhafte Beobachtung, dass mehrere Populationen südlich der Sahara DNA-Stücke enthalten, die der DNA von Neandertalern ähneln. Die Studie konnte nicht feststellen, wie diese Neandertaler-ähnliche DNA in diese Populationen gelangte, ob sie von modernen Menschen stammte, die aus Afrika eingewandert waren, sich in Eurasien mit Neandertalern vermischten und dann zurückkamen, oder ob sie das Ergebnis einer früheren Begegnung zwischen Neandertalern war und Menschen.

Da sich die Studie auf eine begrenzte Anzahl von Genomen aus dem 1.000-Genom-Projekt stützte, die alle eine relativ junge gemeinsame Abstammung in Zentral- und Westafrika haben, war auch unklar, ob Neandertaler-ähnliche DNA in Populationen südlich der Sahara weit verbreitet ist.

Um besser zu verstehen, wie weit verbreitet diese Neandertaler-ähnlichen DNA-Regionen in Afrika südlich der Sahara sind, und um ihren Ursprung aufzuklären, nutzte Tishkoffs Team einen genetisch vielfältigen Satz von Genomen von 180 Individuen aus 12 verschiedenen Populationen in Kamerun, Botswana, Tansania und Äthiopien. Für jedes Genom identifizierten die Forscher Regionen mit Neandertaler-ähnlicher DNA und suchten nach Beweisen für die Abstammung der Neandertaler.

Anschließend verglichen sie das moderne menschliche Genom mit dem Genom eines Neandertalers, der vor etwa 120.000 Jahren lebte. Für diesen Vergleich entwickelte das Team eine neuartige statistische Methode, die es ihnen ermöglichte, den Ursprung der Neandertaler-ähnlichen DNA in diesen modernen Populationen südlich der Sahara zu bestimmen, unabhängig davon, ob es sich um Regionen handelte, die Neandertaler von modernen Menschen geerbt hatten, oder um Regionen, die moderne Menschen von Neandertalern geerbt hatten und dann nach Afrika zurückgebracht.

Sie fanden heraus, dass alle Populationen südlich der Sahara Neandertaler-ähnliche DNA enthielten, was darauf hindeutet, dass dieses Phänomen weit verbreitet ist. In den meisten Fällen stammt diese Neandertaler-ähnliche DNA aus einer alten Abstammungslinie moderner Menschen, die ihre DNA an Neandertaler weitergaben, als diese vor etwa 250.000 Jahren von Afrika nach Eurasien einwanderten. Als Ergebnis dieser modernen Mensch-Neandertaler-Kreuzung wurden etwa 6 % des Neandertaler-Genoms vom modernen Menschen geerbt.

In einigen spezifischen Populationen südlich der Sahara fanden die Forscher auch Hinweise auf Neandertaler-Abstammung, die in diese Populationen eingeführt wurde, als Menschen, die Neandertaler-Gene trugen, nach Afrika zurückwanderten. Die Neandertaler-Abstammung in diesen Populationen südlich der Sahara lag zwischen 0 und 1,5 %, wobei die höchsten Werte in den Amhara aus Äthiopien und den Fulani aus Kamerun beobachtet wurden.

Um zu verstehen, ob das Tragen moderner menschlicher DNA bei der Einführung in das Neandertaler-Genom hilfreich oder schädlich war, untersuchten die Forscher auch, wo sich diese Stücke moderner menschlicher DNA befanden. Um zu verstehen, ob das Tragen moderner menschlicher DNA hilfreich oder schädlich war, untersuchten die Forscher auch, wo sich diese Stücke moderner menschlicher DNA im Neandertaler-Genom befanden. Sie fanden heraus, dass sich der Großteil der modernen menschlichen DNA in nichtkodierenden Regionen des Neandertaler-Genoms befand, was darauf hindeutet, dass moderne menschliche Genvarianten bevorzugt aus kodierenden Abschnitten des Genoms verloren gingen, was darauf hindeutet, dass moderne menschliche Gene im Neandertaler-Hintergrund der Fitness abträglich sind .

Dies ähnelt dem, was man beim modernen Menschen beobachten kann, wo die natürliche Selektion langsam Neandertaler-Gene aus modernen menschlichen Populationen entfernt hat. „Ein Neandertaler-Allel könnte also bei Neandertalern gut funktionieren, aber wenn man es in ein modernes menschliches Genom einfügt, verursacht es Probleme. Sowohl moderne Menschen als auch Neandertaler entledigen sich langsam der Allele der anderen Gruppe“, sagt Platt.

„In den fast 500.000 Jahren zwischen der Abspaltung der Vorfahren der Neandertaler von den Vorfahren des modernen Menschen und der Wiedereinführung dieser anderen modernen Menschen in die Neandertaler-Populationen waren wir zu so unterschiedlichen Organismen geworden, dass wir, obwohl wir uns immer noch recht problemlos kreuzen konnten, die Hybriden bildeten hat nicht so gut funktioniert, was bedeutet, dass wir auf dem Weg zu einer eigenständigen Art sehr weit fortgeschritten waren.

Diese Forschung eröffnet neue Wege zur Erforschung der menschlichen Evolution, indem sie eine genetische Referenz einer Population identifiziert, die einen Teil des menschlichen Stammbaums einnimmt, der zuvor im Genom- und Fossilienbestand fehlte.

„Die Entdeckung dieser alten Abstammungslinie des modernen Menschen ist wirklich spannend für zukünftige Forschungen, weil sie uns eine andere Sichtweise auf die menschliche Evolution bietet“, sagt Daniel Harris, Postdoktorand an der Perelman School of Medicine und der andere Erstautor der Studie. „Da wir keine DNA-Sequenzen von modernen menschlichen Fossilien aus dieser Zeit haben, wird die Identifizierung dieser Sequenzen Aufschluss über die sehr frühe moderne menschliche Evolution in Afrika geben.“