Welche Gene der Urmenschen fließen in uns?

Homo ist eine Gattung von Primaten in der Familie Hominidae. Der heute noch existierende Homo sapiens, also wir Menschen, ist die einzige überlebende Art dieser Gattung. Vom frühesten Australopithecus bis zum modernen Homo sapiens tauchten in der Zwischenzeit viele Übergangsarten auf. Drei Arten müssen erwähnt werden: die Denisova-Menschen, die Neandertaler und der moderne Urmensch (Homo sapiens).

Denisova-Menschen, Neandertaler und Homo sapiens sind in der Evolution am engsten miteinander verwandt. Daten zeigen, dass Homo sapiens, der Vorfahr des modernen Menschen, lange Zeit auf demselben Kontinent wie Denisova-Menschen und Neandertaler lebte.

Diese drei Unterarten des Menschen blühten in der Antike und waren eng miteinander verbunden. Letztendlich gelang es jedoch nur dem Homo sapiens, zu überleben und sich zum modernen Menschen zu entwickeln. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass der moderne Mensch noch immer viele Gene des Neandertalers und des Denisova-Menschen in seinem Genom hat. All dies ist der Entwicklung der Archäologie und der modernen molekularbiologischen Sequenzierung in den letzten Jahren zu verdanken, die den Forschern relativ umfangreiche genomische Informationen über die drei alten menschlichen Rassen geliefert hat. Neandertaler verfügen, wie moderne Menschen, sogar über vollständige Genominformationen. Aus den Vergleichsinformationen dieser Genome können wir die enge Verbindung zwischen den ausgestorbenen Neandertalern, Denisova-Menschen und modernen Menschen erkennen.

Teil 1

Chaotische Populationsfusion: Ist der moderne Mensch tatsächlich eine Hybridspezies?

In der von Wissenschaftlern dargestellten Geschichte der menschlichen Evolution traf der afrikanische Homo sapiens (der Vorfahr des modernen Menschen) nach seiner Ausreise aus Afrika auf Neandertaler, die im alten Europa lebten. Anschließend begannen die beiden Populationen in einer chaotischen Gruppe zu leben und bildeten eine Übergangspopulation. Aufgrund ihres genetischen Nachteils starben die Neandertaler jedoch letztendlich aus. Im selben Jahr veröffentlichte ein Artikel im Magazin Nature die vollständigen Genominformationen der Neandertaler. Vergleichende genetische Analysen haben ergeben, dass bei den meisten modernen Menschen außerhalb Afrikas (darunter Europäer, Asiaten, Amerikaner und Ozeanier) mindestens 1 bis 4 % der Gene von Neandertalern stammen, während moderne Menschen in Afrika südlich der Sahara diese Gene nicht besitzen.

Etwa 3–6 % der Denisova-Gene (0,2 % im asiatischen Genom) blieben letztendlich im Genom des modernen Menschen erhalten, während die Neandertaler etwa 1,5–2,1 % besaßen. (Bildquelle: Referenz [1])

Tatsächlich wurden in Europa viele Urmenschenrassen entdeckt, deren Erbgut in unterschiedlichem Maße Ähnlichkeiten mit dem der Neandertaler aufweist, wobei die höchste mögliche Ähnlichkeit 8 % und die niedrigste nur 1 % beträgt. In ähnlicher Weise wurden alte, moderne menschliche Gene in Konzentrationen von 1 bis 7 Prozent in den ausgestorbenen Neandertalern gefunden. Die Daten stammen aus einer Neandertalerhöhle im Altai-Gebirge aus dem Jahr 2016 und sind etwa 100.000 Jahre alt.

Teil 2

Der Schatten genetischer Erkrankungen: Das genetische Erbe der Neandertaler

In einem Artikel aus dem Jahr 2016 im Science-Magazin (Referenz [2]) wurden die im modernen Menschen enthaltenen Neandertaler-Gene sorgfältig analysiert. Zu diesen Genen zählen unter anderem Gene, die Depressionen, Stimmungen, Fettleibigkeit, Hautschäden, die Vorliebe für Tabak usw. beeinflussen.

Beispielsweise kodiert das Gen SLC35F3 den Vitamin-B1-Transporter. Studien haben gezeigt, dass das Gen SLC35F3 zu den potenziellen Genen gehört, die Hypertonie und Bluthochdruck verursachen. Das STMI1-Gen kodiert ein Ca2+-Ionen-Sensorprotein. Kann mit Defekten in der frühen Hämatopoese, Immunschwäche, ektodermaler Entwicklung und tubulärer Polymyopathie einhergehen. Das vom Gen SLC6A11 kodierte Protein dient dem Transport des wichtigen Neurotransmitters GABA. Dies hängt eng mit der menschlichen Emotionskontrolle usw. zusammen. Es gibt auch ein Gen, das die Entwicklung der Epidermiszellen der Haut steuert und die Entwicklung der Keratinozyten reguliert. Dieses Gen hilft der Haut, sich an unterschiedliche Klimabedingungen und ultraviolette Strahlung anzupassen.

Neandertaler-Kunst

Teil 3

Denisova-Menschen: Eine weitere Quelle menschlicher Gene

Denisova-Menschen und Neandertaler waren näher verwandt. Im Jahr 2018 entdeckten Forscher den Schädel eines Kleinkindes aus der Urzeit. Eine genetische Sequenzierung ergab, dass es sich um ein Mädchen handelte, dessen Gene zur Hälfte dem Denisova-Menschen (Vater) und zur anderen Hälfte dem Neandertaler (Mutter) gehörten. Ich weiß nicht, ob dieses Mädchen das älteste Kind gemischter Herkunft ist.

Denisova-Gene sind auch im Genom des modernen Menschen vorhanden. Die heutigen Melanesier in Papua-Neuguinea haben etwa 5 % ihrer Gene mit den Denisova-Menschen gemeinsam. Dies liegt möglicherweise daran, dass die Vorfahren der Melanesier in Südostasien auf Denisova-Menschen trafen und mit ihnen heirateten und die Vorfahren der Melanesier dann nach Papua-Neuguinea kamen. Ein 2014 in Nature veröffentlichter Artikel (Referenz [3]) stellte fest, dass die Höhengene der Tibeter und Sherpas von den Denisova-Menschen stammen. Ein internationales Team sequenzierte das EPAS1-Gen von 40 Tibetern und 40 Han-Chinesen, deren Vorfahren sich vor etwa 2750 bis 5500 Jahren trennten. Sie fanden ein anderes Fragment von EPAS1, das bei anderen Menschen nicht vorkommt. Anschließend verglichen sie DNA-Sequenzen von Neandertalern und Denisova-Menschen, zwei unserer nächsten ausgestorbenen menschlichen Verwandten, und bestätigten, dass das Gen vom Denisova-Menschen stammte.

Das von EPAS1 exprimierte Protein ist Teil eines Transkriptionsfaktors, der die Expression mehrerer Gene vermittelt, die durch Sauerstoff reguliert werden, insbesondere unter sauerstoffarmen Bedingungen (Hypoxie). Das Protein enthält eine grundlegende Helix-Loop-Helix-Proteindimerisierungsdomäne, die auch häufig in anderen Signalwegproteinen vorkommt, die mit oxidativem Stress in Zusammenhang stehen. EPAS1 ist an der Entwicklung des embryonalen Herzens beteiligt und wird in Endothelzellen der Blutgefäße der Nabelschnur exprimiert. EPAS1 erhält die Stabilität der Katecholaminen während der frühen Embryonalentwicklung, um Herzversagen vorzubeugen.

Sherpa

Lassen Sie uns abschließend über einige Gerüchte über Neandertaler oder Urmenschen sprechen, um weiter zu erklären, warum das menschliche Genom so viele Gene anderer Menschenrassen enthält und warum die Neandertaler ausgestorben sind.

Einige Forscher mit einzigartigen Ideen haben den Zahnbelag von Neandertaler-Zahnfossilien sequenziert. Sie stellten fest, dass der Zahnbelag von Neandertalern in derselben Höhle und sogar einige Zahnfossilien aus derselben Zeit ähnlich waren, das heißt, dass die mikrobielle Zusammensetzung ähnlich war. Es ist nicht schwer, daraus zu schließen, dass sie die Gewohnheit des Küssens beibehalten. Viele der in einer anderen Höhle gefundenen Skelettfossilien von Neandertalern waren deformiert und es ist sehr wahrscheinlich, dass die deformierten Kinder durch Inzucht entstanden sind (der Begriff „Ehe“ scheint nicht ganz richtig, aber das ist jedenfalls die Idee). Die Forscher spekulierten daher, dass das Aussterben der Neandertaler eng mit ihrer eigenen unkontrollierten Promiskuität und der hohen Wahrscheinlichkeit missgebildeter Kinder infolge von Inzucht zusammenhing.

In der Biologie gibt es den Begriff „Hybrid Vigor“. Es ist denkbar, dass afrikanische Homo sapiens, Neandertaler, Denisova-Menschen oder andere Menschenrassen derselben Periode alle die Möglichkeit zu promiskuitivem Geschlechtsverkehr hatten und dass die Hybridpopulationen, die letztendlich überlebten, möglicherweise das Ergebnis dieses promiskuitiven Geschlechtsverkehrs waren.

Und schließlich: Heiraten Sie im Interesse der gesamten Menschheit keine nahen Verwandten.

Quellen:

[1] K. Prüfer, F. Racimo, Patterson, N., F. Jay und Pbo, S. (2013). Die vollständige Genomsequenz eines Neandertalers aus dem Altai-Gebirge. Nature, 505(7481), 43-49.

[2] Simonti, CN, Vernot, B., Bastarache, L., Bottinger, E., Carrell, DS, & Chisholm, RL, et al. (2011). Das phänotypische Erbe der Vermischung zwischen modernen Menschen und Neandertalern. Science, 351(6274), 737. [3] Huerta-Sánchez, E., Jin, X., Asan, Bianba, Z., Peter, BM, Vinckenbosch, N., … Nielsen, R. (2014). Höhenanpassung bei Tibetern durch Introgression denisova-ähnlicher DNA. Nature, 512(7513), 194–197.

[3] https://doi.org/10.1073/pnas.2020803118.

[4] https://www.bbc.com/future/article/20210112-heres-what-sex-with-neanderthals-was-like.

Produziert von: China Science Expo x Zhihu

Autor: Dark Senior Brother (Hervorragender Antwortender auf Biologiefragen zu Zhihu)

Der Artikel gibt nur die Ansichten des Autors wieder und repräsentiert nicht die Position der China Science Expo

Dieser Artikel wurde zuerst in der China Science Expo (kepubolan) veröffentlicht.

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