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Richard E. Green, Anna-Sapfo Malaspinas, Johannes Krause, Adrian W. Briggs, Philip L.F. Johnson, Caroline Uhler, Matthias Meyer, Jeffrey M. Good, Tomislav Maricić, Udo Stenzel, Kay Prüfer, Michael Siebauer, Hernán A. Burbano, Michael Ronan, Jonathan M. Rothberg, Michael Egholm, Pavao Rudan, Dejana Brajković, Želko Kućan, Ivan Gušić, Mårten Wikström, Liisa Laakkonen, Janet Kelso, Montgomery Slatkin
A Complete Neandertal Mitochondrial Genome Sequence Determined by High-Throughput Sequencing

Evolutionsbiologie . Genetik . Sozialwissenschaften

Mitochondriale Neandertaler-DNA komplett entschlüsselt

Neandertaler und moderne Menschen haben sich offenbar nicht fortgepflanzt und vor etwa 660.000 Jahren auseinander entwickelt

14. August 2008

Wissenschaftler am Leipziger Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie haben die vollständige Bausteinabfolge des mitochondrialen Erbguts eines 38.000 Jahre alten Neandertalers veröffentlicht. Dessen Knochen wurden 1980 in der Vindija-Höhle in Kroatien gefunden. Die Untersuchung im Rahmen des "Neandertaler Genom Projektes", soll neue Einblicke in die Geschichte des Neandertalers geben und offene Fragen zur Verwandtschaft mit dem modernen Menschen beantworten. (Cell, 8. August 2008).
In der Vindija-Höhle (Kroatien) wurde 1980 der 38.000 Jahre alte Knochen eines Neandertalers gefunden. Max-Planck-Forscher haben nun sein vollständiges mitochondriales Erbgut entschlüsselt. Bild vergrößern
In der Vindija-Höhle (Kroatien) wurde 1980 der 38.000 Jahre alte Knochen eines Neandertalers gefunden. Max-Planck-Forscher haben nun sein vollständiges mitochondriales Erbgut entschlüsselt. [weniger]

Als der moderne Mensch vor zirka 100.000 Jahren Europa besiedelte, stieß er auf eine andere Menschenart, den Neandertaler. Ob sich die beiden Gruppen bekämpften, nebeneinander lebten oder gar miteinander, wird in Forscherkreisen lebhaft diskutiert. Auch wissen Anthropologen nicht, wie viele Neandertaler es tatsächlich gab. Die Schätzungen über ihre tatsächlichen Populationsgrößen gehen weit auseinander.

Diesen Fragen gehen seit einigen Jahren auch Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig nach. Ein internationales Team um Abteilungsleiter Svante Pääbo analysierte dazu das Genom des Neandertalers. Den Wissenschaftlern ist nun ein erster Schritt gelungen: Sie haben die DNA der Mitochondrien (mtDNA) entschlüsselt. Das Typische daran: Sie wird nur von der Mutter an die Kinder vererbt.

In den Mitochondrien, den Kraftwerken der Körperzellen, befindet sich das Erbgut von 13 Genen, die für Proteine kodieren. Die Forscher haben dieses Genom nun insgesamt 35-mal sequenziert. So konnten sie die mtDNA des Neandertalers mit der des modernen Menschen vergleichen und die Unterschiede, die auf evolutionären Veränderungen beruhen, von denen trennen, die auf Beschädigungen des alten Erbguts zurückzuführen sind.

Obwohl bekannt ist, dass der Neandertaler die dem modernen Menschen am nächsten verwandte menschliche Lebensform ist, bleibt die genaue Beziehung des einen zum anderen nach wie vor ungeklärt. Die neue Studie bestätigt nun, dass die mtDNA des Neandertalers keiner der Varianten entspricht, die Forscher bei den heute lebenden Menschen gefunden haben. Sie liefert also keinen Beleg dafür, dass sich Neandertaler und moderne Menschen fortgepflanzt haben. Der moderne Mensch und der Neandertaler haben sich offenbar vor etwa 660.000 (+/- 140.000) Jahren auseinander entwickelt.

Unter den 13 kodierten Proteinen fanden die Forscher eines, das sich seit der Abspaltung vom Neandertaler beim heute lebenden Menschen stärker verändert hat und dort mehrfache Substitutionen in der Aminosäuresequenz erfahren hat (COX2). "So verrät uns die neue Sequenz beispielweise, dass der Neandertaler insgesamt weniger evolutionäre Veränderungen erfahren hat als der moderne Mensch", sagt Jeffrey Good. "Unter diesen befinden sich aber mehr Veränderungen, welche die Aminosäurebausteine von Proteinen modifiziert haben. Eine mögliche Interpretation dafür ist, dass der Neandertaler eine kleinere Populationsgröße hatte als der moderne Mensch, was die Entfernung von Mutationen durch natürliche Auslese weniger effektiv machte."

Diese Auffassung deckt sich mit den Argumenten anderer Wissenschaftler, die auf archäologischen Daten basieren. "Die meisten Paläoanthropologen gehen davon aus, dass vor 40 000 Jahren nur ein paar tausend Neandertaler Europa durchstreiften", erklärt Johannes Krause, ein Ko-Autor der Studie "Diese geringere Populationsgröße könnte dadurch begründet sein, dass Europa von der Fläche her kleiner ist als Afrika. Zudem mussten die Neandertaler mehrere Eiszeiten durchleben."

"Es bleibt noch offen, ob diese geringe Populationsgröße ein generelles Merkmal des Neandertalers war oder ob sie durch eine starke Abnahme der Populationsgröße des späten Neandertalers verursacht wurde", sagt Green. Die Forscher hoffen, irgendwann Erbgut von Neandertalern zu finden, die vor der Eiszeit lebten. Dies könnte eines Tages die Frage beantworten, ob die Neandertaler-Population vor der letzten Eiszeit größer gewesen war und ob sich die Population erst kurz vor der Einwanderung des modernen Menschen verringerte.

Die Entschlüsselung des mitochondrialen Genoms ist eine Vorstufe zur Entschlüsselung des gesamten Neandertalergenoms, also auch des Erbguts, das sich im Zellkern befindet. An dessen Sequenzierung arbeiten die Max-Planck-Forscher derzeit.

 
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