Siden opdagelsen i 1990 har La Sima de los Huesos, en underjordisk hule i det nordlige Spaniens Atapuerca-bjerge, leveret mere end 6.000 fossiler fra 28 individuelle gamle menneskelige forfædre, hvilket gør det til Europas vigtigste sted til undersøgelse af gamle mennesker. Men på trods af mange års analyse har den nøjagtige alder og endda arten, som disse individer tilhørte, været i tvivl.
Men nu har en international gruppe af videnskabsfolk udvundet og sekventeret DNA fra den fossiliserede lårben hos en af disse individer for første gang. De resulterende data - som repræsenterer det ældste genetiske materiale, der nogensinde er sekventeret fra en hominin eller gammel menneskelig stamfar - giver os endelig en idé om alderen og afstamningen for disse mystiske individer, og det er ikke, hvad mange forskere forventede.
Den testede fossiliserede knogle, en lårben, er ca. Men den store overraskelse er, at selv om forskere tidligere havde troet, at fossilerne tilhørte neandertalerne på grund af deres anatomiske udseende, viser DNA-analysen faktisk, at de er mere beslægtet med Denisovans, en for nylig opdaget tredje stam med menneskelige forfædre, der kun er kendt fra DNA isoleret fra nogle få fossiler fundet i Sibirien i 2010. Resultaterne, der blev offentliggjort i dag i Nature, vil tvinge antropologer til yderligere at overveje, hvordan denisovanerne, neandertalerne og de direkte forfædre til moderne mennesker passer sammen i et kompliceret slægtstræ.
Lårbenet, hvorfra DNA blev ekstraheret til analyse. Foto af Javier Trueba, Madrid Scientific Film
Analysen blev muliggjort ved nylige fremskridt inden for metoder til genvinding af gamle DNA-fragmenter udviklet ved Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology i Tyskland, der tidligere blev brugt til at analysere DNA fra en hulbjørnefossil fundet i den samme hule. ”Dette ville ikke have været muligt for kun to år siden, ” siger Juan Luis Arsuaga, en paleontolog ved Universitetet i Madrid, der førte de første udgravninger af hulen og samarbejdede om den nye undersøgelse. "Og selv med disse nye metoder forventede vi stadig ikke, at disse knogler skulle bevare DNA, fordi de er så gamle - ti gange ældre end nogle af de ældste neandertalere, som vi har taget DNA fra."
Efter at have ekstraheret to gram knust knogle fra lårbenet, isolerede en gruppe videnskabsfolk ledet af Matthias Meyer mitokondrialt DNA (mtDNA), en pool af genetisk materiale, der er forskellig fra DNA'et i kromosomerne placeret i vores cellernes kerner. I stedet lever dette mtDNA i vores cellers mitokondrier - mikroskopiske organeller, der er ansvarlige for cellulær respiration - og er meget kortere i længden end nukleært DNA.
Der er endnu et udtryk for mtDNA, der gør det særlig værdifuldt som et middel til at studere udviklingen af gamle mennesker: I modsætning til dit nukleare DNA, som er en blanding af DNA fra begge dine forældre, kommer dit mtDNA udelukkende fra din mor, fordi det meste af en sæd mitokondrier findes i halen, som den kaster efter befrugtning. Som et resultat er mtDNA næsten identisk fra generation til generation, og et begrænset antal forskellige sekvenser af mtDNA (kaldet haplogrupper) er blevet observeret i både moderne mennesker og gamle menneskelige forfædre. I modsætning til anatomiske egenskaber og nukleært DNA, som kan variere inden for en gruppe og gøre det vanskeligt at med sikkerhed skelne hinanden fra hinanden, er mtDNA generelt konsistent, hvilket gør det lettere at forbinde et bestemt eksemplar med en afstamning.
Derfor var forskerne, når forskerne sammenlignede lårbenets mtDNA med tidligere sekventerede prøver fra neandertalere, fra en Denisovan-fingerben og -tand fundet i Sibirien og fra mange forskellige moderne mennesker, det så overraskende, at det lignede denisovanerne mere. "Dette var virkelig uventet, " siger Arsuaga. "Vi måtte tænke virkelig hårdt for at komme med et par scenarier, der potentielt kunne forklare dette."
Antropologer havde allerede vidst, at alle tre afstamninger (mennesker, neandertalere og Denisovans) delte en fælles forfader, men det er langt fra klart, hvordan alle tre grupper passer sammen, og billedet er yderligere oversvømmet af det faktum, at der muligvis er opstået interavl efter dem afveg. Ved at sammenligne lårbenets mtDNA med Neanderthal-, Denisovan- og moderne humane prøver fik forskerne mulighed for at estimere dets alder - baseret på kendte mængder af mtDNA-mutation, de tidligere fastlagte aldre for de andre prøver og graden af forskel mellem dem - hvilket førte til 400.000-tallet.
For at forklare, hvordan et neandertaler-udseende individ kunne komme til at have Denisovan mtDNA i løbet af denne periode, præsenterer forskerne flere forskellige hypotetiske scenarier. Det er for eksempel muligt, at det pågældende fossil hører til en afstamning, der tjente som forfædre til både neandertalere og Denisovans, eller mere sandsynligt, en, der kom efter opdelingen mellem de to grupper (skønnet at være omkring 1 million år siden) og var tæt knyttet til sidstnævnte, men ikke førstnævnte. Det er også en mulighed for, at lårbenet hører til en tredje forskellig gruppe, og at dens ligheder med Denisovan mtDNA forklares ved enten at opdrætte med Denisovans eller eksistensen af endnu en hominin-afstamning, der er opdrættet med både Denisovans og La Sima de los Huesos population og introducerede det samme mtDNA til begge grupper.
Hvis dette lyder som et kompliceret slægtstræ for dig, er du ikke alene. Denne analyse sammen med tidligere arbejde tilføjer yderligere mysterium til en allerede forundrende situation. Første test på Denisovan fingerben, der fandtes i Sibirien, fandt for eksempel, at den delte mtDNA med moderne mennesker, der bor i New Guinea, men ingen andre steder. I mellemtiden troede man tidligere, at neandertalerne havde slået sig ned i Europa og Denisovans længere mod øst på den anden side af Uralbjergene. Den nye analyse komplicerer denne idé.
For tiden mener forskerne, at det mest plausible scenarie (illustreret nedenfor) er lårbenet tilhører en afstamning, der splittede sig fra Denisovans engang efter, at de divergerede fra den fælles stamfar til både neandertalere og moderne mennesker. Men måske er den mest spændende konklusion, der kommer ud af dette arbejde, at det beviser, at genetisk materiale kan overleve i mindst 400.000 år, og kan analyseres, selv efter den mængde nedbrydning. Bevæbnet med denne viden og de nye teknikker kan antropologer nu forsøge genetisk at undersøge mange andre gamle eksemplarer i håb om bedre at forstå vores slægtstræ.
Billede via Nature / Meyer et. al.
