Uraltes Genom enthüllt seine Geheimnisse

Die Analysen eines internationalen Forscherteams um Svante Pääbo vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig zeigen, dass die Denisova-Menschen eine geringe genetische Vielfalt aufwiesen.

Obwohl sie in weiten Teilen Asiens lebten, scheint ihre Population nie über eine längere Zeit sehr groß gewesen zu sein. Ein umfassender Katalog dokumentiert darüber hinaus die genetischen Veränderungen, durch die sich moderne Menschen von ihren ausgestorbenen, archaischen Verwandten unterscheiden. Einige dieser Veränderungen betreffen Gene, die mit Gehirnfunktionen und der Entwicklung des Nervensystems in Verbindung stehen.

Im Jahre 2010 sequenzierten Svante Pääbo und seine Mitarbeiter DNA, die sie aus dem Fragment eines Fingerknochens aus der Denisova-Höhle in Südsibirien isoliert hatten. Sie stellten fest, dass der Knochen einem Mädchen gehörte, das zu einer bislang unbekannten Menschenform gehörte, die sie Denisova-Mensch nannten. Mithilfe einer neuen Methode, welche die DNA-Doppelhelix in ihre zwei Einzelstränge teilt und beide Stränge der DNA-Sequenzierung zugänglich macht, konnten die Forscher jede Base im Genom etwa 30-mal lesen. Das dadurch generierte Genom weist eine ähnlich hohe Qualität auf wie beispielsweise das Erbgut heute lebender Menschen.

In einer neuen Studie, die in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Science erscheint, vergleichen Svante Pääbo und seine Mitarbeiter das Denisova-Genom mit den Genomen von Neandertalern und von elf heute lebenden Menschen aus der ganzen Welt. Ihre Ergebnisse bestätigen eine frühere Studie, wonach die Denisova-Menschen DNA-Sequenzen mit heute auf südostasiatischen Inseln lebenden Menschen teilen. Darüber hinaus enthalten die Genome von Menschen aus Ostasien und Südamerika mehr Neandertaler-DNA als die Genome europäischer Menschen: „Das überschüssige archaische Genmaterial in Ostasien zeigt eine nähere Verwandtschaft mit Neandertalern als mit Denisova-Menschen. Daraus leiten wir ab, dass der Anteil an Neandertaler-DNA in Europa niedriger ist als in Ostasien“, so die Leipziger Wissenschaftler.
„Nie zuvor wurde das Genom einer ausgestorbenen Lebensform in so hoher Qualität sequenziert“, sagt Matthias Meyer, der Erstautor der Studie. „Für den größten Teil des Genoms können wir sogar die Unterschiede zwischen den beiden Chromosomensätzen bestimmen, die das Denisova-Mädchen von ihrer Mutter beziehungsweise ihrem Vater geerbt hat.“ Daraus können die Wissenschaftler ablesen, dass die genetische Vielfalt der Denisova-Menschen geringer war als die heute lebender Menschen. Das liegt möglicherweise daran, dass eine zunächst kleine Denisova-Population nur über eine kurze Zeit wuchs und sich dabei über ein großes geographisches Gebiet ausbreitete. „Falls die zukünftige Erforschung des Neandertalergenoms zeigt, dass sich die Neandertaler-Population im Laufe der Zeit auf ähnliche Art und Weise verändert hat wie die der Denisova-Menschen, wäre dies ein deutliches Indiz dafür, dass eine einzige Menschgruppe nach ihrer Auswanderung aus Afrika sowohl den Denisova-Menschen als auch den Neandertaler hervorgebracht haben könnte“, sagt Projektleiter Svante Pääbo.

Weiterhin erstellten die Forscher einen Katalog von etwa 100.000 Veränderungen im menschlichen Genom, die erst nach der Abspaltung vom Denisova-Menschen aufgetreten sind. Einige dieser Veränderungen betreffen Gene, die mit Gehirnfunktionen und der Entwicklung des Nervensystems in Verbindung stehen. Andere haben möglicherweise auf Haut, Augen und die Form der Zähne Einfluss. „Unsere Forschung wird dabei helfen herauszufinden, wie es dazu kam, dass moderne Menschen und ihre komplexe Kultur sich soweit verbreiten konnten, während archaische Menschen nach und nach ausstarben“, sagt Svante Pääbo. Bereits Anfang diesen Jahres hatte das Leipziger Forscherteam die gesamte Genomsequenz des Denisova-Menschen der Öffentlichkeit über das Internet zugänglich gemacht.

Das Projekt wurde von der Max-Planck-Gesellschaft finanziert. Der Fingerknochen wurde 2008 von den Professoren der Russischen Akademie der Wissenschaften, Anatoli Derevianko und Michael Shunkov, während Ausgrabungsarbeiten in der Denisova-Höhle entdeckt. Die Denisova-Höhle ist eine einzigartige archäologische Fundstätte, die wahrscheinlich bereits vor etwa 280.000 Jahren von Menschen bewohnt wurde. Der Fingerknochen wurde in einer Schicht gefunden, die auf ein Alter von 50.000 bis 30.000 Jahre datiert wurde.

Ansprechpartner

Dr. Matthias Meyer
Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie, Leipzig
Telefon: +49 341 3550-509
Email: mmeyer@­eva.mpg.de
Prof. Dr. Svante Pääbo
Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie, Leipzig
Email: paabo@­eva.mpg.de
Sandra Jacob
Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie, Leipzig
Telefon: +49 341 3550-122
Fax: +49 341 3550-119
Email: jacob@­eva.mpg.de

Originalpublikation
Matthias Meyer, Martin Kircher, Marie-Theres Gansauge, Heng Li, Fernando Racimo, Swapan Mallick, Joshua G. Schraiber, Flora Jay, Kay Prüfer, Cesare de Filippo, Peter H. Sudmant, Can Alkan, Qiaomei Fu, Ron Do, Nadin Rohland, Arti Tandon, Michael Siebauer, Richard E. Green, Katarzyna Bryc, Adrian W. Briggs, Udo Stenzel, JesseDabney, Jay Shendure, Jacob Kitzman, Michael F. Hammer, Michael V. Shunkov, Anatoli P. Derevianko, Nick Patterson, Aida M. Andrés, Evan E. Eichler, Montgomery Slatkin, David Reich, Janet Kelso, Svante Pääbo
A high coverage genome sequence from an archaic Denisovan individual
Science, 30. August, 2012