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OBEN: Ein Neandertaler-Schädel
WIKIMEDIA, AQUILAGIB

Neandertaler, die nächsten evolutionären Verwandten des modernen Menschen, sind seit Tausenden von Jahren ausgestorben. Aber aufgrund der Kreuzung zwischen den beiden Gruppen vor etwa 55.000 Jahren verbleiben Überreste unserer längst verlorenen Verwandten im genetischen Material der heute lebenden Individuen. Wissenschaftler haben zuvor vorgeschlagen, dass Neandertaler-DNA in den letzten 45.000 Jahren allmählich aus dem modernen menschlichen Genom entfernt wurde. Aber eine neue Studie, die letzte Woche in PNAS veröffentlicht wurde, berichtet, dass die Neandertaler-Abstammung in Europa wahrscheinlich eine schnelle Säuberung der Genome des modernen Menschen erfahren hat, aber seitdem stabil geblieben ist.Neandertaler-DNA macht etwa 2 Prozent der Genome heutiger Menschen nichtafrikanischer Abstammung aus (Forscher glauben, dass sich Neandertaler mit modernen Menschen vermischten, nachdem sie aus Afrika kamen). Mehrere Studien deuten darauf hin, dass Neandertaler möglicherweise Sequenzen beherbergt haben, die für den modernen Menschen schädlich waren und daher aus der DNA unserer Vorfahren gelöscht wurden. Zum Beispiel entdeckten Wissenschaftler, dass lange Abschnitte des Genoms des modernen Menschen, insbesondere Bereiche, die reich an Genen sind, keine Neandertaler-Beiträge enthalten. Der Nachweis, dass Neandertaler—Gemeinschaften viel kleiner waren als menschliche, hat Forscher zu der Annahme veranlasst, dass sich schwach schädliche Varianten — die schnell aus größeren Gruppen mit mehr genetischer Vielfalt entfernt worden wären – in Neandertaler-Genomen angesammelt haben. „Wenn Populationen kleiner sind, ist die Selektion nicht so stark“, erklärt Benjamin Vernot, Populationsgenetiker am Max-Planck-Institut für Evolutionäre Anthropologie und einer der Koautoren der neuesten Studie. „Im Durchschnitt hätten Neandertaler also mehr schlechte Mutationen in ihrem Genom gehabt als moderne Menschen.“

Siehe „Auswirkungen der Neandertaler-DNA auf den modernen Menschen“

Während Studien im Allgemeinen die Hypothese gestützt haben, dass moderne menschliche Genome unerwünschte Spuren der Neandertaler-DNA abwerfen, war unklar, wie dieser Prozess ablief. Laut Vernot stammte die Untersuchung seines Teams aus zwei Studien — einer experimentellen und einer theoretischen —, die etwas widersprüchliche Ergebnisse berichteten. Einer war ein Nature-Artikel aus dem Jahr 2016, der von mehr als 60 Wissenschaftlern mitverfasst wurde, darunter drei der Forscher, die an der neuesten Studie beteiligt waren, die das genetische Material von 51 alten Eurasiern untersuchten und einen kontinuierlichen Verlust von Neandertaler-DNA in europäischen Populationen über 45.000 Jahre berichteten. In dem anderen Bericht, der im selben Jahr in Genetics veröffentlicht wurde, führte ein anderes Team Simulationen durch, um zu modellieren, was passiert wäre, wenn Neandertaler tatsächlich viel schneller Mutationen hätten als moderne Menschen. Dies ergab, dass die Neandertaler-DNA im modernen menschlichen Genom in den ersten 10 bis 20 Generationen nach der Kreuzung der beiden Gruppen, einem Zeitraum von weniger als 1.000 Jahren, nicht langsam abnahm und dann in zukünftigen Generationen unverändert blieb. Vernot und seine Kollegen wollten herausfinden, ob ein anderes Modell der natürlichen Selektion die allmähliche Abnahme der Neandertaler-DNA in alten eurasischen Genomen erklären könnte. „Wir haben ein paar Dinge ausprobiert und keines davon hat funktioniert“, sagt Vernot. „Wir haben uns verrückt gemacht, um herauszufinden, wie wir diesen Rückgang im Laufe der Zeit machen können, denn das haben wir in den Daten gesehen.“Schließlich beschloss das Team, zurückzugehen und zu versuchen, die alten Genome selbst neu zu analysieren. Dann entdeckten sie das Problem: Die Statistik, die in der Nature-Studie verwendet wurde, die von Vernots Mitarbeitern mitverfasst wurde. Sie wendeten es an, um den Grad der Neandertaler-Abstammung beim modernen Menschen abzuschätzen, aber es enthielt Annahmen über die Geschichte des modernen Menschen wie einen Mangel an Migration zwischen bestimmten Populationen. Also analysierte Vernots Gruppe die Daten mit einer aktualisierten Statistik, die keine dieser Annahmen machte — und nutzte ein zusätzliches Neandertaler—Genom, das 2017 charakterisiert wurde – und fand keine Veränderung der Neandertaler-Abstammung in den letzten 45.000 Jahren. “ ist eine warnende Geschichte, dass Sie über Migration nachdenken sollten, weil es einen Unterschied in Ihren Schlussfolgerungen machen kann, auch wenn es nicht das ist, was Sie gerade studieren wollen“, sagt Kelley Harris, ein Populationsgenetiker an der Universität von Washington, der die 2016 Genetik Papier und war nicht an Vernots Studie beteiligt. In nachfolgenden Analysen fanden die Forscher heraus, dass das beste Modell für diese neu analysierten Daten eines war, bei dem Neandertaler—Sequenzen innerhalb von etwa 10 Generationen nach der Kreuzung schnell aus dem modernen menschlichen Genom entfernt wurden, anstatt über viele Tausende von Jahren allmählich verloren zu gehen – genau wie die Autoren der Genetikstudie zuvor berichtet hatten. Vernot weist darauf hin, dass die Ermittler keine Proben von Menschen gefunden haben, die unmittelbar nach der Paarung zwischen den Gruppen lebten, Diese Theorie muss noch bestätigt werden. Mark Lipson, ein angestellter Wissenschaftler im Labor des Genetikers David Reich an der Harvard Medical School, der nicht an der Studie beteiligt war, aber in den Anerkennungen des Papiers erwähnt wird, sagt, dass dies zwar „ein zum Nachdenken anregendes Papier“ war, das ihn dazu brachte, die Idee des allmählichen Niedergangs der Neandertaler-Abstammung in Frage zu stellen, es hat ihn jedoch nicht vollständig überzeugt. Lipson — einer der Mitautoren der Nature-Studie von 2016 – fügt hinzu, dass mehr Analysen und möglicherweise mehr DNA-Proben erforderlich sind, um die ursprüngliche Hypothese vollständig zu entkräften.

Siehe „Innerer Neandertaler“

Vernots Team nutzte die neue Statistik auch, um die Veränderung der Neandertaler-Sequenzen in verschiedenen Teilen des modernen menschlichen Genoms im Laufe der Zeit zu untersuchen. Dies zeigte, dass, während sehr wenig Erschöpfung in Genen auftrat, die etwa 2 Prozent der gesamten DNA ausmachen, Verlust in regulatorischen Sequenzen sichtbar war, die weniger als 1 Prozent ausmachen. Laut Vernot passen diese Ergebnisse gut zu früheren Studien, die gezeigt haben, dass Neandertaler-Sequenzen, die mit Krankheiten beim modernen Menschen assoziiert sind, häufig in regulatorischen Regionen gefunden werden. Er stellt fest, dass mehr Arbeit getan werden muss, um herauszufinden, ob diese Sequenzen aus vielen modernen menschlichen Genomen entfernt wurden, weil sie schädlich waren. „Wir wissen immer noch nicht, warum regulatorische Sequenzen schlimmer gewesen wären als Gensequenzen“, sagt Vernot. „Dies wäre eine interessante Sache zu verfolgen.“

M. Petr et al., „Grenzen der Langzeitselektion gegen Neandertaler-Introgression,“ PNAS, doi: 10.1073 / pnas.1814338116, 2019.