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Künstlerische Darstellung eines Sima-Menschen

Ältestes menschliches Erbgut entziffert

Evolutionsbiologen haben das bisher älteste Erbgut eines Menschen entziffert. Es ist 400.000 Jahre alt und stammt von einem Urmenschen, der in einer Höhle in Spanien gefunden wurde. Sein Platz im Homo-Stammbaum ist noch unklar. Er ähnelt aber überraschend einer urzeitlichen Menschenart in Sibirien.

Evolution 05.12.2013

Künstlerische Darstellung eines der Urmenschen

Die Höhlen der Sierra de Atapuerca unweit von Burgos in Nordspanien galten schon bisher als "Fundgrube" für die "ältesten Menschen" Westeuropas. Ein Team um den Genetiker Matthias Meyer vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig hat dem nun einen neuen Superlativ hinzugefügt.

Die Studie:

"A mitochondrial genome sequence of a hominin from Sima de los Huesos" von Matthias Meyer und Kollegen ist am 4.12.2013 in "Nature" erschienen.

Links:

Ein Skelett eines Heidelbergmenschen, ausgegraben in der Höhle "Sima de los Huesos"

Javier Trueba, Madrid Scientific Films

Ein Skelett eines der Heidelberg-Menschen, ausgegraben und zusammengesetzt von einem Team um den spanischen Biologen Juan Luis Arsuaga

Ö1 Sendungshinweis:

Über das Thema berichtet auch Wissen aktuell am 5. Dezember 2013 um 13.55 Uhr.

Den Forschern ist es gelungen, eine nahezu vollständige mitochondriale Erbgutsequenz (mtDNA) eines 400.000 Jahre alten Homininen zu entziffern. Mitochondrien sind die Kraftwerke der Körperzellen und besitzen ein eigenes Erbgut. Die DNA wurde aus dem Oberschenkelknochen des Urmenschen gewonnen. Er war in der Höhle Sima de los Huesos entdeckt worden - in einer Art "natürlicher Eiskasten", wie Meyer es im Interview beschreibt.

science.ORF.at: Was war bisher die älteste menschliche DNA, die entziffert wurde?

Matthias Meyer: Die ist rund 100.000 Jahre alt und stammt von einem Neandertaler, der in einer Höhle in Belgien ausgegraben wurde. Mit unserem neuen Fund können wir aber nicht nur zeitlich viermal weiter zurückgehen. Wir haben es auch mit anderen klimatischen Bedingungen zu tun. Bisher konnten wir nur Erbgut aus der späten Eiszeit untersuchen, da war es deutlich kühler als heute. Im Zeitraum bis vor 400.000 Jahren gab es aber auch Zeiten, in denen es zum Teil viel wärmer war. DNA hat es unter solchen Bedingungen besonders schwer zu überleben.

Wie ist es gelungen, erstmals DNA zu gewinnen und zu analysieren, die nicht aus gefrorenen Böden stammt?

Das hat zwei Ursachen. Zum einen haben wir die Labormethoden in den vergangenen Jahren deutlich verbessert. Wir kommen mit immer geringeren Spuren von Erbgut aus und können auch aus sehr kurzen DNA-Fragmenten Informationen gewinnen. Zum anderen sind die Erhaltungsbedingungen in der Höhle Sima de los Huesos außergewöhnlich gut. Hätte ich eine Stelle aussuchen können, in der Urmenschen ihre Überreste hinterlassen sollen, hätte ich genau diese Höhle gewählt. Denn sie liegt 30 Meter tief unter der Erde; um sie zu erreichen, muss man schmale Gänge Hunderte Meter lang durchkrabbeln; es gibt kaum Luftaustausch zwischen der Höhle und außen: Dadurch sind die Temperaturen nahezu konstant geblieben. Die Höhle ist der perfekte Eiskasten.

Wie kalt ist es in dem Eiskasten?

Derzeit hat es elf Grad, in der Eiszeit waren es vermutlich fünf Grad weniger.

In der aktuellen Studie haben Sie mitochondriale DNA (mtDNA) untersucht - gibt es die Chance, aus den Knochen des Urmenschen auch Erbgut ihrer Zellkerne zu gewinnen?

Ich denke ja. Das Problem ist, dass Kern-DNA in viel weniger Kopien pro Zelle vorliegt. Jede Zelle hat Hunderte Mitochondrien, jedes davon wiederum mehrere Kopien der mtDNA. Deshalb ist es viel leichter, sie zu untersuchen. Mit den Knochen der Höhle haben wir aber sicher auch ein paar Kern-DNA-Sequenzen. Noch tun wir uns aber schwer damit, sie vernünftig zu analysieren.

Das liegt vor allem daran, dass der Großteil der Sequenzen, die wir gewinnen, durch menschliche Kontamination entstanden ist - also von den Ausgräbern oder Forschern im Labor stammt. Wir arbeiten mit derart wenig Material - für die aktuelle Studie haben wir zwei Gramm Knochen untersucht -, dass eine derartige Verunreinigung leicht passieren kann.

Die mtDNA hat den Vorteil, dass wir jede Position des Genoms mehrfach sequenzieren können. Menschliche Verunreinigung können wir bei ihr leichter ausschließen. Bei der Kern-DNA hingegen können wir nur kleine Teile rekonstruieren, und so ist es viel schwieriger, die Verunreinigung auszusortieren. Das sind große Herausforderungen für die Bioinformatik.

Die Gretchenfrage: Um welchen Urmenschen handelt es sich bei dem analysierten Fund?

Um das genau zu beantworten, brauchten wir auch die Kern-DNA. Was wir aber jetzt schon sehen, ist eine Ähnlichkeit zwischen der DNA des Sima-Menschen und jener des Denisova-Menschen - eine weitere mysteriöse Art, die wir erst vor drei Jahren in einer Höhle in Sibirien entdeckt haben. Bisher dachten wir, dass diese Menschen in Zentralasien, vielleicht auch noch bis Südostasien gelebt haben. Dass wir jetzt Spuren ihres Erbguts in Westeuropa finden, verblüfft uns.

Aber Sie haben Vermutungen, was die Verwandtschaftsverhältnisse betrifft ...

Die eine Variante ist, dass die Knochen von den letzten gemeinsamen Vorfahren von Neandertaler und Denisova-Menschen stammen. Die meisten Forscher würden ihn Heidelberg-Mensch nennen. Es gibt aber auch andere, die sagen, das sind sehr frühe Neandertaler. Es ist interessant, dass wir nicht die Neandertaler-Variante der mtDNA gefunden haben. Es kann natürlich sein, dass wir diese noch finden werden, wenn wir andere Individuen aus derselben Höhle analysieren - es gibt dort 28 komplette Individuen. Noch ist das aber nicht klar. Es könnte also der letzte gemeinsame Vorfahre von Neandertaler und Denisova-Mensch sein. Oder es ist eine frühe Neandertaler-Population, die vielleicht genetischen Austausch hatte mit anderen Menschenformen. Der erste Blick wirft mehr Fragen auf, als er beantwortet.

Was brauchen Sie, um die Frage besser beantworten zu können?

Wir haben das große Glück, dass Kern-DNA in den Proben enthalten ist. Deshalb glaube ich, dass wir eines Tages bestimmen können, welche Position diese Sima-Menschen im Stammbaum des Menschen haben. Toll wäre es auch, wenn wir andere, ähnlich alte Proben sequenzieren könnten. Aber es ist unklar, ob es einen anderen Fundort auf der Welt gibt, der ähnlich gute DNA-Erhaltung bietet wie Sima de los Huesos.

Manche Paläoanthropologen verwenden für die in Spanien ausgegrabenen Urmenschen den Begriff des "Homo antecessor". Machen Sie das auch am Institut in Leipzig?

Als Genetiker versuchen wir uns aus diesen Klassifikationen herauszuhalten. Gerade diese lateinischen Speziesnamen suggerieren, dass es sich um unterschiedliche Arten handelt. Wir wissen aber, dass es in der jüngeren menschlichen Evolutionsgeschichte zum Austausch zwischen verschiedenen Menschenformen gekommen ist: etwa zwischen Neandertaler und modernen Menschen oder zwischen Denisova-Menschen und modernen Menschen.

Das heißt, wir wissen, dass der Art-Begriff in der klassischen Tradition nicht zu halten ist. Als Genetiker versuchen wir Gruppen anhand einer ähnlichen Populationsgeschichte zu beschreiben. Es wird sich noch zeigen, ob die Sima-Menschen eine eigenständige Populationsgeschichte hatten oder ob sie nur die Vorform einer Menschenform sind, die wir in der letzten Eiszeit wiedersehen. Anhand dieser Infos muss entschieden werden, wie man die einordnen möchte.

Lukas Wieselberg, science.ORF.at

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