UGent

DNA van hominide voorouder verrast paleoantropologen

Auteur: Johan De Smedt

Dankzij de analyse van oud DNA kunnen paleoantropologen meer te weten komen over de verwantschap tussen uitgestorven soorten. De extractie en analyse van oud DNA is erg moeilijk. DNA gaat verloren als het niet onder de juiste omstandigheden (koel en droog) werd geconserveerd, en er treedt vaak besmetting op tussen oud DNA en het DNA van de onderzoekers (archeologen die de beenderen opgraven). Toch zijn genetici er in geslaagd het DNA van uitgestorven soorten zoals de Neanderthaler, wolharige mammoet, en holenbeer te reconstrueren.

Matthias Meyer en collega’s beschrijven in Nature hun analyse van het mitochondrisch DNA van hominiden uit de Sima de los Huesos (letterlijk, put met beenderen) in Spanje. Deze beenderen zijn minstens 300 000 jaar oud. Nooit eerder is iemand er in geslaagd het DNA te reconstrueren van menselijke hominiden die zo oud zijn. Extractie was moeilijk, er was maar liefst 2 gram beenmateriaal nodig, gehaald van een dijbeen, om voldoende genetisch materiaal te verzamelen.

Mitochondrisch DNA (mtDNA) is het DNA dat in de mitochondriën van elke cel zit. Mitochondriën zijn verantwoordelijk voor het leveren van energie aan de cel. Ze hebben hun eigen DNA, dat via de moeder wordt doorgegeven. Door sequenties van mtDNA met elkaar te vergelijken, kunnen genetici te weten komen hoe dicht soorten aan elkaar verwant zijn. Soorten met mtDNA dat sterk op elkaar lijkt, hebben een meer recente gemeenschappelijke voorouder dan soorten met mtDNA dat meer verschilt. Op basis daarvan construeert men fylogenetische stambomen, die de relaties tussen de soorten duidelijk maken.
Voor wat betreft Europese hominiden kent men het mtDNA van Neanderthalers, Homo sapiens (moderne mensenà en dat van de de Denisovans, een soort waarvan slechts weinig fossielen zijn bekend, die leefde in Siberië ca. 30 000 tot 50 000 jaar geleden. Deze soort heeft tot op heden geen wetenschappelijke naam. Uit eerdere analyses bleek al dat Homo sapiens en Neanderthalers DNA hebben uitgewisseld in Azië en Europa, met andere woorden, leden van deze soorten hadden in het verleden seks met elkaar. Er is ook kruising tussen de Denisovans en Neanderthalers en tussen Denisovans en de voorouders van menselijke populaties in Oceanië. Men schat dat de splitsing tussen Homo sapiens en Neanderthalers ca. 500,000 jaar geleden plaatsvond; de splitsing tussen de gemeenschappelijke voorouder van Homo Sapiens, Homo neanderthalensis, en de Denisovans was ca. 1 miljoen jaar geleden. Zoals te zien is op de grafiek, zijn Homo sapiens en Homo neanderthalensis dus dichter aan elkaar verwant dan aan de Denisovans.

hominoide

Aangezien de beenderen uit Sima de los Huesos anatomische gelijkenissen vertonen met Neanderthalers, verwachtten de onderzoekers dat hun mtDNA het meeste zou lijken op dat van deze soort. Ze waren dus erg verrast toen bleek dat het Sima de los Huesos DNA meer leek op dat van de Denisovans dan op dat van de Neanderthalers, met een geschatte splitsing tussen beide soorten rond 700 000 jaar. Op de grafiek zijn de fylogenetische relaties tussen deze hominide soorten weergegeven. Deze resultaten kwamen totaal onverwacht aangezien de auteurs aannamen dat de Sima de los Huesos hominiden voorouders waren van de Neanderthalers.

Paleoantropologen denken nu dat het midden Pleistoceen, de periode waaruit de Sima de los Huesos beenderen dateren, lijkt op een Lord of the Rings wereld, met diverse menselijke soorten die tegelijk leefden, en ook in elkaars leefgebied verbleven. Meyer en collega's stellen diverse scenarios voor om hun onverwachte vondst te verklaren. De Sima de los Huesos hominiden zouden een aparte groep kunnen zijn, sterk verschillend van Neanderthaler en Homo sapiens, die nadien genetisch materiaal doorgaf aan de Denisovans. Hoewel dit niet onmogelijk is, verklaart dit scenario niet waarom de Sima de los Huesos hominiden sterke anatomische gelijkenissen vertonen met Neanderthalers. Een ander scenario stelt dat de Sima de los Huesos hominiden verwant zijn aan een populatie die aan de basis ligt van zowel Neanderthalers (en Homo sapiens) en de Denisovans. Dit lijkt plausibel, en komt overeen met de vondst van oudere fossielen in Zuid-Europa (ca. 800 000 jaar oud, Homo antecessor), maar dan moet wel worden verklaard waarom het mtDNA van de Neanderthalers zo sterk verschilde van dat van de Denisovans. Wat ook mogelijk is, is dat een tot nog toe onbekende menselijke populatie genetisch materiaal van de Denisovans introduceerde in de Sima de los Huesos hominiden.

De vondst, net als andere resultaten van oud DNA, dwingt paleoantropologen om hun modellen opnieuw te bekijken. Dit zal vermoedelijk leiden tot nieuwe theoretische modellen waarin de huidige resultaten passen.