Genetisch materiaal dat in sedimenten achterblijft, kan een schat aan gegevens opleveren
Sedimenten uit de Galería de las Estatuas-grot (foto) in Spanje bevatten Neanderthaler DNA. Dat genetische materiaal helpt onderzoekers de migratiegeschiedenis van deze oude mensachtigen samen te stellen.
Neanderthaler-DNA dat is teruggevonden in grotmodder, onthult dat deze oude mensen zich in twee verschillende golven over Eurazië verspreidden.
Analyse van genetisch materiaal uit drie grotten in twee landen suggereert dat een vroege golf van Neanderthalers ongeveer 135.000 jaar geleden mogelijk 30.000 jaar later werd vervangen door genetisch en potentieel anatomisch verschillende opvolgers, rapporteren onderzoekers op 15 april in Wetenschap De timing van deze latere golf suggereert mogelijke verbanden met klimaat- en milieuveranderingen.
Door genetisch materiaal uit modder te halen, “kunnen we menselijk DNA krijgen van mensen die in een grot woonden zonder hun overblijfselen te hoeven vinden, en kunnen we interessante dingen leren over die mensen uit dat DNA”, zegt Benjamin Vernot, een populatiegeneticus bij de Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie in Leipzig, Duitsland.
Een paar jaar geleden toonden wetenschappers aan dat het mogelijk is om te extraheren prehistorisch menselijk DNA van vuil, dat genetisch materiaal bevat dat door onze voorouders is achtergelaten uit huidschilfers, haar of gedroogde uitwerpselen of lichaamsvloeistoffen zoals zweet of bloed. Genetische analyse van oude sedimenten zou daarom waardevolle inzichten kunnen opleveren over de menselijke evolutie, aangezien oude menselijke fossielen met voldoende DNA dat geschikt is voor analyse buitengewoon zeldzaam zijn (SN: 26/06/19
Tot nu toe was het oude menselijke DNA dat uit sedimenten werd geanalyseerd afkomstig van mitochondriën – de organellen die fungeren als energiefabrieken in onze cellen – niet de chromosomen in celkernen, die de feitelijke genetische instructies bevatten voor het bouwen en reguleren van het lichaam. Hoewel chromosomen veel meer informatie bevatten, bleek het moeilijk om monsters van dit nucleaire DNA uit grotten te halen vanwege de relatieve schaarste ervan. Een menselijke cel bezit vaak duizenden kopieën van zijn mitochondriale genoom voor elke set chromosomen, en de overgrote meerderheid van al het DNA dat in oud vuil wordt aangetroffen, is van andere dieren en van microben.
Om oud menselijk chromosomaal DNA uit grotten te halen, identificeerden Vernot en collega’s regio’s in chromosomen die rijk zijn aan mutaties die specifiek zijn voor mensachtigen om het team te helpen niet-menselijk DNA eruit te filteren. Dit hielp de onderzoekers met succes Neanderthaler chromosomaal DNA te analyseren uit meer dan 150 monsters van sediment van ongeveer 50.000 tot 200.000 jaar oud uit een grot in Spanje en twee grotten in Siberië.
Nadat het team zijn gegevens had vergeleken met DNA dat eerder was verzameld van Neanderthaler-fossielen van ongeveer dezelfde leeftijd, suggereerden de bevindingen dat al deze Neanderthalers waren opgesplitst in twee genetisch verschillende golven die beide verspreid waren over Eurazië. De ene ontstond ongeveer 135.000 jaar geleden, terwijl de andere ongeveer 105.000 jaar geleden ontstond, waarbij een tak van de eerdere golf aanleiding gaf tot alle latere onderzochte groepen.
In de Spaanse grot vonden de onderzoekers genetisch bewijs van beide groepen, waarbij de latere golf kennelijk de eerdere vervangt. “Er waren tekenen gebaseerd op het mitochondriale DNA van deze omzet, maar het is echt opwindend om het duidelijk te zien met het nucleaire DNA”, zegt paleogeneticus Qiaomei Fu van het Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology in Beijing, die niet deelnam aan deze studie.
De latere golf kan verband houden met de opkomst van de laatste ‘klassieke’ fase van de Neanderthaler anatomie, skeletkenmerken zoals een uitstulping aan de achterkant van de schedel dat kan duiden op sterke nekspieren of vergrote hersengebieden die verband houden met het gezichtsvermogen, zeggen de onderzoekers. Deze latere golf viel mogelijk samen met afkoeling en andere omgevingsveranderingen die met de komst van de laatste ijstijd kwamen, merken ze op.
Dit onderzoek benadrukt hoe wetenschappers die op potentiële Neanderthaler-locaties werken, geen vuil mogen weggooien zoals traditioneel wordt gedaan, zegt paleogeneticus Carles Lalueza-Fox van het Instituut voor Evolutionaire Biologie in Barcelona, die niet deelnam aan dit onderzoek. In plaats daarvan, zegt hij, kunnen speciale protocollen nodig zijn om te voorkomen dat deze gebieden met modern DNA worden besmet.
