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Geschichte+Archäologie

Neandertaler: Ersetzte Y-Chromosomen

Erstmals konnte nun auch das Y-Chromosom der Neandertaler und der Denisovaner untersucht werden. (Bild: MPI f. Evolutionary Anthropology)

Neue Spur eines frühen Kontakts: Bei Kreuzungsereignissen vor möglicherweise über 350.000 Jahren haben frühe Formen des Homo sapiens dem Neandertaler ihr Y-Chromosom übertragen. Dies geht aus der ersten umfassenden Analyse des männlichen Geschlechtschromosoms bei unseren beiden engsten archaischen Verwandten hervor. Im Gegensatz zum Neandertaler hat der Denisova-Mensch kein Y-Chromosom unserer Vorfahren abbekommen, berichten die Wissenschaftler.

Es war ein Paukenschlag in der Geschichte der Anthropologie: Aus genetischen Analysen von fossilem Erbgut von Neandertalern ging hervor, dass es einst zu Vermischungen zwischen dem modernen Menschen und seinem archaischen Cousin gekommen ist. Diese Kreuzungen in der Zeit von vor etwa 40.000 bis 60.000 Jahren führten zu 1,5 bis zwei Prozent Neandertalererbgut in den Genomen von Menschen außerhalb Afrikas. Die genetischen Werkzeuge der Anthropologie deckten anschließend zudem die Existenz eines weiteren archaischen Vertreters der Gattung Homo auf. Auch dieser sogenannte Denisova-Mensch hat zum Erbgut heutiger Menschen beigetragen, zeigten Analysen. Auf der Grundlage der genetischen Vergleiche geht man davon aus, dass die Neandertaler und Denisovaner Schwestergruppen waren, die sich vor mehr als 550.000 Jahren von der Entwicklungslinie des modernen Menschen abgespalten haben.

Zunächst lag der Fokus auf dem Genfluss von den archaischen Formen hin zum modernen Menschen. Doch dann stellten Forscher auch die umgekehrte Beeinflussung fest: In genetischen Daten zeichnete sich ab, dass einige Neandertaler – nicht aber die Denisovaner – Erbgut-Spuren des Homo sapiens in sich trugen. Das Interessante dabei war: Datierungen ergaben, dass diese Einkreuzungen offenbar sehr früh stattgefunden haben – schon vor etwa 150.000 bis 350.000 Jahren. Neben Beeinflussungen des nuklearen Genoms war es damals offenbar vor allem zu einer Veränderung der mitochondrialen DNA gekommen. Dieses Erbgut der Kraftwerke der Zellen wird nur von den Müttern auf ihre Nachkommen übertragen. Ähnliches ist auch bei den Y-Chromosomen der Fall: Sie werden ausschließlich vom Vater auf den Sohn übertragen. Diese beiden Erbgutträger sind deshalb besonders interessant für die Anthropologie.

Die „Männer-Chromosomen“ im Visier

Doch bisher konnten Anthropologen die Merkmale der männlichen Geschlechtschromosomen nicht untersuchen: Da die Überreste von Neandertalern und Denisovanern, aus denen sich gut erhaltene DNA isolieren ließ, von weiblichen Individuen stammten, waren umfangreiche Untersuchungen der männlichen Y-Chromosomen bislang nicht möglich. Doch mit der Studie der Forscher um Martin Petr vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig hat sich das nun geändert: Es ist ihnen gelungen, den eher schlecht erhaltenen Überresten von drei männlichen Neandertalern und zwei Denisovanern verwertbare Y-Chromosom-Sequenzen zu entlocken. Sie haben dazu eine Methode entwickelt, mit der sie gezielt Fragmente dieser Erbgutträger aus den Verunreinigungen durch mikrobielle DNA-Fragmente herausfischen konnten. So war es schließlich möglich, die Y-Chromosom-Sequenzen zu rekonstruieren und zu analysieren.

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Die Vergleiche der archaischen menschlichen Y-Chromosomen untereinander und mit den Y-Chromosomen von heute lebenden Menschen ergaben: Die Versionen der Neandertaler sind denen von modernen Menschen ähnlicher als den Y-Chromosomen der Denisovaner. „Das war überraschend, denn wir wissen aus Untersuchungen ihrer autosomalen DNA, dass Neandertaler und Denisovaner eng verwandt waren und dass die heute lebenden Menschen ihre entfernteren evolutionären Cousins sind. Wir hatten deshalb erwartet, dass die Y-Chromosomen ein ähnliches Bild zeigen würden“, sagt Petr. Die Ergebnisse legen nun nahe, dass es zu einer Übertragung des Y-Chromosoms bei frühen Kreuzungsereignissen zwischen den beiden Menschenformen gekommen ist. Aus Schätzungen anhand der genetischen Mutationsraten geht hervor, dass die Übertragungen schon vor 370.000 Jahren, spätestens aber vor über 100.000 Jahren stattgefunden haben.

Spur einer frühen Vermischung

Dies bedeutet, dass moderne Menschen – oder mit ihnen eng verwandte Formen – in dieser Zeit bereits Eurasien erreicht haben, auf die Neandertaler trafen und sich mit ihnen vermischt haben. Dabei wurde dem archaischen Menschen das H. sapiens-Y-Chromosom übertragen und etablierte sich anschließend in dessen Population. Dieses Ergebnis passt somit zu dem Muster, das sich zuvor schon im Fall der mitochondrialen DNA der Neandertaler abgezeichnet hat, betonen die Wissenschaftler.

Doch warum hat sich das H. sapiens-Y-Chromosom beim Neandertaler durchgesetzt? Vermutlich besaß es Merkmale, die im Vergleich zu der Neandertaler-Version günstig waren, erklären die Wissenschaftler. Durch Computersimulationen konnten sie belegen, dass es aufgrund der geringen Größe der Neandertaler-Populationen zu einer Anhäufung schädlicher Mutationen in ihren Y-Chromosomen gekommen sein könnte. „Angesichts der wichtigen Rolle des Y-Chromosoms für Fruchtbarkeit und Fortpflanzung vermuten wir, dass die geringere evolutionäre Fitness der Y-Chromosomen der Neandertaler zu einer natürlichen Selektion geführt hat. Dabei waren Individuen mit der vom modernen Menschen übernommenen Variante im Vorteil, was letztlich zu dem beobachteten Austausch führte“, erklärt Petr.

Die Wissenschaftler hoffen nun, dass ihre Austausch-Hypothese bald durch neue Daten bestätigt werden könnte. Die Seniorautorin der Studie, Janet Kelso, sagt dazu: „Wenn wir Y-Chromosomen-Sequenzen von Neandertalern gewinnen können, die vor diesem hypothetischen frühen Austausch-Ereignis lebten, zum Beispiel von den 430.000 Jahre alten Neandertalern aus der Höhle Sima de los Huesos in Spanien, so werden sie unserer Vorhersage nach noch die originalen Neandertaler-Y-Chromosomen haben, und werden daher den Denisova-Menschen ähnlicher sein als den modernen Menschen“, sagt die Anthropologin.

Quelle: Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie, Fachartikel: Science, doi: 10.1126/science.abb6460

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