Genetische informatie uit 800.000 jaar oude tand werpt licht op menselijke stamboom
Onderzoekers zijn er voor het eerst in geslaagd genetische informatie te onttrekken aan een menselijk fossiel van 800.000 jaar oud. Tot nu toe was het oudste exemplaar waarmee dat gelukt was zo'n 400.000 jaar oud. De gegevens werpen een nieuw licht op een van de vertakkingen in de menselijke stamboom. Er blijkt uit dat Homo antecessor, een oude mensensoort, behoort tot een nauw verwante zustergroep van de laatste gemeenschappelijk voorouder van moderne mensen, neanderthalers en denisova's. De wetenschappers gebruikten voor hun studie een nieuwe methode, paleoproteomica, waarvan ze denken dat die nog veel kan bijdragen aan de paleoantropologie en de paleontologie.
Een internationaal team van onderzoekers heeft de oudste reeks genetische gegevens ooit uit een menselijk fossiel weten te halen, namelijk uit een 800.000 jaar oude tand die toebehoord heeft aan Homo antecessor, een oud lid van de geslachtengroep Hominini.
Ze gebruikten daarvoor een nieuwe methode die paleoproteomica genoemd wordt en die gebaseerd is op massaspectrometrie. Daarmee konden ze de genetische sequentie bepalen van eiwitten uit het tandglazuur.
"De analyse van oude eiwiten levert bewijs voor een nauwe verwantschap tussen Homo antecessor, wijzelf, Homo sapiens, de neanderthalers en de denisova's. Onze resultaten ondersteunen het idee dat Homo antecessor een zustergroep was van de groep met Homo sapiens, neanderthalers en denisova's", zei Frido Welker. Welker is de eerste auteur van de studie over de analyse en een postdoctoraal onderzoeker aan het Globe Instituut van de Københavns Universitet.
De laatste gemeenschappelijke voorouder?
De fossielen van Homo antecessor die de onderzoekers geanalyseerd hebben voor hun studie, werden in 1994 gevonden door paleo-antropoloog José María Bermúdez de Castro in stratigrafisch niveau TD6 van de Gran Dolina grot, een van de archeologische en paleontologische sites van de Sierra de Atapuerca in de buurt van Burgos in het noorden van Spanje. Daarnaast analyseerden ze ook nog tandglazuur van een exemplaar van Homo erectus uit Dmanisi in Georgië.
Nadat de pas ontdekte nieuwe soort voor het eerst bestudeerd was, kwam men tot de conclusie dat Homo antecessor de laatste gemeenschappelijke voorouder was van de moderne mens en de neanderthalers en hun verwanten, de denisova-mensen. Die conclusie was gebaseerd op de fysieke vorm en het uitzicht van de fossielen.
In de daaropvolgende jaren ontstond er echter een hevige discussie onder antropologen over de precieze verwantschap tussen Homo antecessor en andere menselijke groepen, zoals wijzelf en de neanderthalers.
De menselijke stamboom reconstrueren
Hoewel de hypothese dat Homo antecessor de gemeenschappeljke voorouder van neanderthalers en moderne mensen zou kunnen zijn, erg moeilijk in te passen valt in het evolutionair scenario van het geslacht Homo, legden nieuwe vondsten in niveau TD6 van Gran Dolina en nieuwe studies een aantal kenmerken bloot die gedeeld werden door de nieuwe mensensoort uit de Sierra de Atapuerca en de neanderthalers.
Andere nieuwe studies bevestigden dan weer dat de gelaatstrekken van Homo antecessor zeer goed geleken op die van Homo sapiens maar sterk verschilden van die van de neanderthalers en de voorouders van de neanderthalers die recenter waren dan Homo antecessor.
De onderzoekers zeggen nu dat hun onderzoek bewijs levert voor de stelling dat Homo antecessor uit het Vroeg Pleistoceen een nauw verwante 'zusterafstammingslijn' is van de daaropvolgende Hominini, waaronder de moderne mens, de neanderthaler en de denisova-mens, uit het Midden en het Laat Pleistoceen.
De Hominini zijn een geslachtengroep waartoe nog drie levende soorten behoren, de moderne mens, de chimpansee en de bonobo, en de uitgestorven voorouders van de mens en de chimpansee, die geen voorouders zijn van de gorilla's. Het Pleistoceen is een tijdvak dat loopt van zo'n 2,6 miljoen jaar geleden tot 12.000 jaar geleden. Het Vroeg Pleistoceen loopt van 2,6 miljoen jaar tot 780.000 jaar geleden, het Midden Pleistoceen van 780.000 jaar geleden tot 126.000 jaar geleden en het Laat-Pleistoceen van 126.000 jaar geleden tot zo'n 12.000 jaar geleden.
Het feit dat Homo antecessor tot een nauw verwante afstammingslijn behoort, betekent volgens de onderzoekers ook dat de 'moderne' gelaatstrekken van Homo antecessor— wat wil zeggen dat ze lijken op die van moderne mensen - erg ver kunnen teruggaan in de afstamming van het geslacht Homo, en dat de vorm van de schedel van de neanderthalers een latere, afgeleide vorm is.
"Ik ben blij dat het bestuderen van de eiwitten er bewijs voor levert dat de soort Homo antecessor nauw verwant kan zijn met de laatste gemeenschappelijke voorouder van Homo sapiens, neanderthalers en denisova's", zei José Maria Bermúdez de Castro. "De kenmerken die Homo antecessor deelt met die hominini zijn duidelijk veel eerder opgedoken dan tot hier toe gedacht. Homo antecessor zou daarom een basale soort zijn van de op het toneel verschijnende mensheid die gevormd werd door neanderthalers, denisova's en moderne mensen."
Bermúdez de Castro is een van de corresponderende auteurs van de nieuwe studie, paleoantropoloog aan het Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana en een van de wetenschappelijke directeurs van de opgravingen in Atapuerca.
(lees verder onder de foto)
Paleoproteomica
De onderzoekers gebruikten massaspectrometrie, een techniek waarmee men in zeer kleine hoeveelheden van chemische en biologische mengsels isotopen, moleculen en complexen van moleculen kan identificeren, kwantificeren - tellen - en analyseren.
Die methode wordt paleoproteomica genoemd, oude proteomica, naar het proteoom. Zoals het genoom al de genetische informatie is van een organisme, zo wordt het proteoom gevormd door alle proteïnen - eiwitten - van een organisme of een deel van een organisme. De methode is ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen en ze laat wetenschappers toe moleculaire bewijzen terug te vinden die veel verder teruggaan in de tijd dan tot nu toe mogelijk was, en zo de menselijke evolutie nauwgezet te reconstrueren.
"Veel van wat we tot hiertoe weten is gebaseerd ofwel op de resultaten van de analyse van oud DNA, of op waarnemingen van de vorm en de fysieke structuur van fossielen. Omdat DNA in de loop van de tijd chemisch aftakelt, is het oudste menselijk DNA dat tot nog toe teruggevonden is, niet ouder dan zo'n 400.000 jaar", zei Enrico Cappellini, geassocieerd professor aan het Globe Instituut van de Universiteit van Kopenhagen en de belangrijkste auteur van de nieuwe studie.
"Nu laat de analyse van oude proteïnen met massaspectrometrie ons toe die beperkingen te overstijgen", zo zei hij.
"Deze studie is een opwindende mijlpaal in de paleoproteomica", zei Jesper Velgaard Olsen. "Met de allernieuwste massaspectrometrie leggen we de sequentie van de aminozuren vast in de overblijfselen van proteïne in de tandglazuur van Homo antecessor. We kunnen dan de oude proteïne-sequenties die we aflezen, vergelijken met die van andere hominini, bijvoorbeeld neanderthalers en Homo sapiens, om vast te stellen hoe ze genetisch met elkaar verwant zijn."
Velgaard Olsen is mede-auteur van de studie, professor aan de Universiteit van Kopenhagen en hij werkt al tien jaar nauw samen met Cappellini.
"Ik kijk er echt naar uit om te zien wat paleoproteomica in de toekomst nog zal onthullen", zo besloot Cappellini.
Om de studie van de menselijke evolutie met paleoproteomica de komende jaren voort te zetten, is onlangs het door de Europese Unie gefinancierde 'Palaeoproteomics to Unleash Studies on Human History (PUSHH)' opgericht, dat geleid wordt door Cappellini.
De studie van de Deense, Britse, Spaanse en Georgische onderzoekers is gepubliceerd in Nature. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van de Københavns Universitet.
