Rätsel um älteste Frühmenschen-DNA

So könnten die Bewohner der Höhle vor 400.000 Jahren ausgesehen haben (Javier Trueba, MADRID SCIENTIFIC FILMS)

Eine Höhle in Nordspanien und die Überreste ihrer urzeitlichen Bewohner sorgen für eine echte Überraschung. Einem internationalen Forscherteam ist es dort erstmals gelungen, 400.000 Jahre alte DNA aus einem Frühmenschen-Knochen zu isolieren. Es handelt sich damit um das älteste jemals gewonnene genetische Material eines Urmenschen. Die Analyse dieses Erbguts aber zeigte Erstaunliches: Statt wie erwartet mit Neandertalern sind diese nordspanischen Frühmenschen am engsten mit den Denisova-Menschen verwandt - einer Menschenart, die bisher nur aus Sibirien bekannt war. Wie es damals zu dieser Europa überspannenden Verbindung kam, ist bisher noch unklar.

Die Höhle Sima de los Huesos im Norden Spaniens gilt als eine der reichhaltigsten Fundstätten für Frühmenschen-Fossilien aus dem mittleren Pleistozän - dem Höhepunkt des Eiszeitalters. Am Grund eines 13 Meter tiefen Schachts, 500 Meter vom nächsten Höhleneingang entfernt, haben Wissenschaftler hier in den letzten Jahren die Knochen von mindestens 28 menschlichen Individuen und einigen Höhlenbären (Ursus deningeri) ausgegraben. Datierungen der Funde ergaben ein Alter von weit mehr als 300.000 Jahren. Die menschlichen Fossilien weisen zahlreiche Merkmale der Neandertaler auf, darunter ihre Zähne, Kiefer und auch ihr Gesichtsschädel. In anderen Eigenschaften ähneln sie aber stark dem Homo heidelbergensis. Dieser gilt meist als der Vorfahre der europäischen Neandertaler und als Bindeglied zwischen diesen und dem weitaus älteren Homo erectus. Aufgrund der uneindeutigen Merkmale war die Zuordnung der Fossilien aus Sima de los Huesos jedoch umstritten.

Genetische Spurensuche im Knochen

Matthias Meyer vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und seine Kollegen haben daher versucht, einer Antwort auf genetischem Wege näher zu kommen. Allerdings: "Bisher wurde eine DNA-Konservierung über hunderttausende von Jahren nur unter Permafrost-Bedingungen dokumentiert", erklären die Forscher. Sie versuchten es aber dennoch, denn die Bedingungen in der Höhle sind besonders günstig: Die Luftfeuchte ist sehr hoch, die Temperatur liegt konstant bei rund 10 Grad Celsius und die Fossilien sind seit ihrer Ablagerungen von Störungen verschont geblieben. Für ihre DNA-Analyse extrahierten die Wissenschaftler knapp zwei Gramm Material aus dem Oberschenkelknochen eines der fossilen Skelette. Nach der Isolierung und Vervielfältigung der darin enthaltenen Genreste begann der schwierigste Teil: die Analyse.

Weil das Erbgut nach so langer Zeit größtenteils zersetzt oder in kleine Fragmente zerfallen ist, muss es wie in einem Puzzle wieder zusammengesetzt werden. Am chancenreichsten ist dies mit der mitochondrialen DNA, dem Erbgutanteil, der nicht im Zellkern, sondern in den Kraftwerken der Zelle, den Mitochondrien gespeichert ist. Tatsächlich gelang es den Forschern, gut 15.000 Basen der urzeitlichen DNA zu rekonstruieren - und damit rund 98 Prozent des mitochondrialen Genoms. Die so erhaltene Sequenz verglichen Meyer und seine Kollegen dann mit der von modernen Menschen, dem Neandertaler, dem Denisova-Menschen und von Schimpansen.

Rätselhafte Verbindung nach Sibirien

Aufgrund des Fundorts in Westeuropa und des Alters der Knochen, erwarteten die Forscher, dass die Frühmenschen der Sima de los Huesos-Höhle am engsten mit den Neandertalern verwandt wären und möglicherweise zu deren direkten Vorfahren zählten. Doch zu ihrer Überraschung war das nicht der Fall. Stattdessen erwiesen sich die spanischen Frühmenschen als Schwestergruppe der Denisova-Menschen, einem Menschentyp, von dem bisher nur ein Fingerknochen in Sibirien gefunden wurde. "Die mitochondriale DNA belegt eine unerwartete Verbindung zwischen den Denisova-Menschen und den westeuropäischen Fossilfunden", berichten die Forscher. Diese Verwandtschaft sei enger als mit den Neandertalern oder den modernen Menschen.

Aber wie kam diese Verwandtschaft zustande? "Dazu wären mehrere evolutionäre Szenarien denkbar", erklären die Forscher. Theoretisch könnten die spanischen Frühmenschen mit den Vorfahren der Denisova-Menschen verwandt sein. Diese müssten dann auch in Westeuropa gelebt haben, bevor sie sich in Sibirien weiterentwickelten. Das aber halten Meyer und seine Kollegen eher für unwahrscheinlich. Denn das würde bedeuten, dass die Vorfahren der Neandertaler und der Denisova zur gleichen Zeit und im gleichen Gebiet in Europa lebten, ohne genetisch miteinander zu verschmelzen. Ein weiteres Szenario wäre, dass die spanischen Frühmenschen zu den Vorfahren sowohl der Neandertaler als auch der Denisova gehörten. Das könnte die Neandertaler-ähnlichen Merkmale der Sima de los Huesos-Relikte erklären.

Möglich wäre aber auch, dass eine bisher noch unbekannte Menschengruppe sowohl nach Spanien als auch nach Sibirien einwanderte und dort Spuren in der DNA der dort lebenden Frühmenschen hinterließ. Auch das würde zu genetischen Ähnlichkeiten zwischen beiden Menschentypen führen. Für diese Variante spricht, dass es einige Fossilien in Europa und Asien gibt, die etwa so alt sind wie die spanischen, aber noch keine klaren Neandertaler-Merkmale aufweisen. Auch wenige hundert Meter von der Höhle Sima de los Huesos entfernt sind solche Fossilien entdeckt worden.

In jedem Fall wirft das Ergebnis der DNA-Analyse neue Fragen zur Geschichte der frühen Menschen in Europa auf. Möglicherweise lebten damals mehr unterschiedliche Menschentypen in dieser Region als bisher angenommen. Klarheit könnten weitere Proben frühmenschlicher DNA auch aus anderen Fundstellen in Europa schaffen. "Das allerdings wird eine große Herausforderung sein", konstatieren die Forscher. Denn um so altes Genmaterial rekonstruieren zu können, benötigt man nicht nur modernste technische Hilfsmittel, sondern auch reichlich Glück in Bezug auf die Konservierung der Relikte.

 

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