Wanneer de de eerste moderne mensen ontstonden in Oost-Afrika, ergens tussen 200,000 en 300,000 jaar geleden, zag de wereld er heel anders uit dan nu. Het grootste verschil was misschien wel dat wij, mensen van onze soort, Homo sapiens— waren slechts een van de verschillende soorten mensen (of mensachtigen) die tegelijkertijd op aarde bestond.

Van de bekende Neanderthalers en meer raadselachtige Denisovans in Eurazië, naar het verkleinwoord "hobby" Homo floresiensis op het eiland Flores in Indonesië, naar Homo naledi die in Zuid-Afrika woonde, meerdere mensachtigen in overvloed.

Toen, tussen 30,000 en 40,000 jaar geleden, op één na zijn alle soorten van deze mensachtigen verdwenen, en voor het eerst waren we alleen.

Tot voor kort was een van de mysteries over de menselijke geschiedenis of onze voorouders met deze andere soorten mensen omgingen en paren voordat ze uitstierven. Deze fascinerende vraag was het onderwerp van grote en vaak controversiële decennialang discussies onder wetenschappers, omdat de gegevens die nodig waren om deze vraag te beantwoorden simpelweg niet bestonden. In feite leek het voor velen dat de gegevens nooit zouden bestaan.

Svante Pääbo, maar besteedde weinig aandacht aan wat mensen dachten dat wel of niet mogelijk was. Zijn volharding in het ontwikkelen van hulpmiddelen om oud DNA te extraheren, te sequensen en te interpreteren, maakte het mogelijk om de genomen van Neanderthalers, denisovamens en vroegmoderne mensen die meer dan 45,000 jaar geleden leefde.

Voor de ontwikkeling van dit nieuwe gebied van paleonomics, Pääbo ontving de Nobelprijs voor de Fysiologie of Geneeskunde 2022. Deze eer is niet alleen een welverdiende erkenning voor Pääbo's triomfen, maar ook voor evolutionaire genomica en de inzichten die het kan bijdragen aan een beter begrip van de menselijke gezondheid en ziekte.

Mengen en paren, onthuld door DNA

Genetische studies van levende mensen in de afgelopen decennia onthulden de algemene contouren van de menselijke geschiedenis. Onze soort ontstond in Afrika, verspreidde zich ongeveer 60,000 jaar geleden vanuit dat continent en verspreidde zich uiteindelijk naar bijna alle bewoonbare plaatsen op aarde. Andere soorten mensen bestonden toen moderne mensen over de hele wereld migreerden, maar de genetische gegevens toonden weinig bewijs dat moderne mensen gepaard gingen met andere mensachtigen.

In het afgelopen decennium is echter de studie van oud DNA, teruggevonden van fossielen tot ongeveer 400,000 jaar oud, heeft verrassende nieuwe wendingen onthuld in het verhaal van de menselijke geschiedenis.

Het Neanderthaler-genoom leverde bijvoorbeeld de gegevens die nodig waren om definitief aan te tonen dat mensen en Neanderthalers gepaard gingen. Niet-Afrikaanse mensen die nu leven, hebben ongeveer twee procent geërfd van hun genomen van Neanderthaler voorouders, dankzij dit soort kruisingen.

In een van de grootste verrassingen, toen Pääbo en zijn collega's de sequentie van oud DNA sequensen dat was verkregen uit een klein vingerbotfragment waarvan werd aangenomen dat het Neanderthaler was, bleek het een volledig onbekend type mens, nu Denisovans genoemd. Mensen en Denisovans hebben ook gepaard, met de hoogste niveaus van Denisovan-afkomst die tegenwoordig aanwezig zijn - tussen vier en zes procent - bij individuen van Oceanische afkomst.

Opvallend is dat oud DNA van een 90,000 jaar oude vrouw onthulde dat ze had een Neanderthaler-moeder en een Denisovan-vader. Hoewel er nog steeds veel onbeantwoorde vragen zijn, is het beeld dat uit analyses van oud en modern DNA naar voren komt dat niet alleen meerdere mensachtigen elkaar overlappen in tijd en ruimte, maar dat paringen relatief vaak voorkwamen.

Archaïsche genen die je vandaag draagt

Het is zeker interessant om het aandeel van de voorouders te schatten die moderne individuen hebben van Neanderthalers of Denisovans. Maar de verhoudingen van de voorouders bieden beperkte informatie over de gevolgen van deze oude paringen.

Heeft DNA dat geërfd is van Neanderthalers en Denisovans bijvoorbeeld invloed op biologische functies die in onze cellen voorkomen? Heeft dit DNA invloed op eigenschappen zoals oogkleur of vatbaarheid voor ziekten? Waren DNA-sequenties van onze evolutionaire neven ooit nuttig om mensen te helpen zich aan te passen aan nieuwe omgevingen?

Om deze vragen te beantwoorden, moeten we de stukjes Neanderthaler en Denisovan-DNA identificeren die verspreid zijn over de genomen van moderne individuen.

In 2014, mijn groep en De groep van David Reich onafhankelijk gepubliceerd de eerste kaarten van Neanderthaler sequenties die overleven in het DNA van de moderne mens. Tegenwoordig is ongeveer 40 procent van het Neanderthaler-genoom hersteld, niet door het sequencen van oud DNA dat is teruggevonden uit een fossiel, maar indirect door de Neanderthaler-reeksen samenvoegen die blijven bestaan ​​in het genoom van hedendaagse individuen.

Evenzo in 2016 mijn groep en De groep van David Reich publiceerde de eerste uitgebreide catalogi van DNA-sequenties in moderne individuen geërfd van Denisovan-voorouders. Verrassend genoeg, toen we de Denisovan-sequenties analyseerden die tegenwoordig in mensen blijven bestaan, ontdekten we dat ze afkomstig waren van twee verschillende Denisovan-populaties, en daarom tenminste twee afzonderlijke golven van paringen vonden plaats tussen denisovamensen en moderne mensen.

De analyse van Neanderthaler en Denisovan-DNA bij moderne mensen onthult dat een deel van hun sequentie schadelijk was en snel uit het menselijk genoom werd verwijderd. In feite was de eerste fractie van de Neanderthaler-afkomst bij mensen die ongeveer 45,000 jaar geleden leefden ongeveer 10 procent. Dat bedrag daalde in een klein aantal generaties snel tot de twee procent waargenomen bij hedendaagse individuen.

De verwijdering van schadelijke archaïsche sequenties creëerde ook grote delen van het menselijk genoom die aanzienlijk zijn uitgeput van zowel de Neanderthaler- als de Denisovan-afkomst. Deze woestijnen van archaïsche mensachtige sequenties zijn interessant omdat ze kunnen helpen bij het identificeren van genetische veranderingen die bijdragen aan: unieke moderne menselijke eigenschappen, zoals ons vermogen tot taal, symbolisch denken en cultuur, hoewel er discussie is over hoe uniek deze eigenschappen zijn voor de moderne mens.

Daarentegen zijn er ook sequenties geërfd van Neanderthalers en Denisovans die voordelig waren en de moderne mens hielpen zich aan te passen aan nieuwe omgevingen toen ze zich uit Afrika verspreidden. Neanderthalerversies van verschillende immuungerelateerde genen zijn in verschillende niet-Afrikaanse populaties tot een hoge frequentie gestegen, wat waarschijnlijk hielp mensen blootstelling aan nieuwe ziekteverwekkers af te weren. Evenzo is een versie van de EPAS1 gen, dat bijdraagt ​​aan aanpassing op grote hoogte in Tibetaanse bevolkingsgroepen, werd geërfd van Denisovans.

Het wordt ook duidelijk dat DNA-sequenties geërfd van Neanderthaler en Denisovan voorouders bijdragen aan de ziektelast van hedendaagse individuen. Het is aangetoond dat Neanderthaler sequenties beïnvloeden zowel de gevoeligheid voor en bescherming tegen ernstige Covid-19. Archaïsche mensachtige sequenties hebben ook: is aangetoond dat het invloed heeft vatbaarheid voor onder andere depressie, diabetes type 2 en coeliakie. Lopende studies zullen ongetwijfeld meer onthullen over hoe de voorouders van Neanderthalers en Denisovans bijdragen aan ziekten bij de mens.

Ik was een afgestudeerde student toen de Menselijk genoom project bijna twee decennia geleden bijna voltooid was. Ik voelde me aangetrokken tot genetica omdat ik het fascinerend vond dat je, door het DNA van hedendaagse individuen te analyseren, aspecten kon leren over de geschiedenis van een populatie die tienduizenden jaren geleden plaatsvond.

Vandaag de dag ben ik net zo gefascineerd door de verhalen in ons DNA, en het werk van Svante Pääbo en zijn collega's heeft het mogelijk gemaakt deze verhalen te vertellen op een manier die voorheen gewoon niet mogelijk was.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Krediet van het beeld: hairymuseummatt via Wikimedia Commons (CC BY-SA)