Den andre neandertaleren

Møt den første menneskerelaterte arten som ble identifisert med mer enn fossile poster.

En jente ser gjennom kopien av en neandertalerhodeskalle.(Nikola Solic / Reuters)

Vi vet ikke hvordan Denisovan så ut. Vi vet ikke hvordan den levde, hvilke redskaper den brukte, hvor høy den var, hva den spiste, eller om den begravde sine døde.

Men fra bare to tenner og et stykke fingerbein som er mindre enn en krone, har vi vært i stand til å trekke ut den rike historien til en art som splittet seg fra Homo sapiens for omtrent 600 000 år siden. Vi vet at de er nærmere beslektet med neandertalere enn mennesker - men fortsatt fjernt. Vi vet at de tok seg til Sørøst-asiatiske øyer, og blandet seg med urfolks moderne menneskegrupper i New Guinea og Australia. Vi vet at deres interarts blandet seg med moderne mennesker på fastlands-Asia var kort, men nok til å gi noen få gener. Og vi vet at Denisovan-gener avslører bevis på avl med neandertalere og en enda mer arkaisk hominin-art.

Det er den første menneskelige fetterarten identifisert med mer enn fossile poster. I stedet brukte forskerne DNAet det etterlot seg. Det er nå et mysterium på våre hender: Hvem var Denisovans, og hvor ble det av dem?

Vi vet fortsatt ikke hvordan Denisovans ser ut morfologisk, sier David Rich , en genetiker ved Harvard University. Vi har to tenner akkurat nå og et fingerbein, som alle har [Denisovan] DNA. Men vi har ikke noe annet som vi kan koble fast til Denisovans.

Denisovan har fått navnet sitt fra Denisova-hulen, bortgjemt i Altai-fjellene i Sibir, nær der grensene til Russland, Mongolia og Kina krysser hverandre. Denisovan-pinkybenet ble funnet i 2008. (Tennene ble funnet åtte år før det, men ble ikke identifisert i utgangspunktet.) Arkeologer fra Institutt for arkeologi og etnologi i Novosibirsk snublet over disse fragmentene mens de søkte etter neandertalerverktøy. Til tross for tilstedeværelsen av verktøy fra den mosteriske neandertalerkulturen i midten av steinalderen, viste fingerbeinet funnet i Denisova mitokondrielt DNA (mtDNA) forskjellig fra neandertalere eller mennesker. Mitokondrielt DNA er utelukkende avledet matrilineært - det vil si sporing av avstamning gjennom morens genetiske linje - uten informasjon om noen blanding som stammer fra hanner hvor som helst langs linjen. Ytterligere analyse av kjernegenomet viste at denisovaner er tettere knyttet til neandertalere, og ble splittet for rundt 400 000 år siden.

mDNA er bare én nedstigningslinje; det er bare én del av ens aner, så det er ikke en refleksjon av alle dine forfedre, Reich, som jobbet med Denisova-prosjektet, sier. Det er din mors mors mors mors mor og du har mange forfedre. Og din mors mors mors mors mor kunne ha levd i en helt annen befolkning eller hatt en helt annen historie enn din mors fars fars mors mors mor.

Med andre ord er mtDNA bare en del av historien.

Reich hadde tidligere jobbet med Denisovan-prosjektleder Svante Pääbo ved Max Planck Institute for å spore DNAet til neandertalere. Pääbo og teamet hans visste at det var noe annerledes med det originale mtDNA som ble ekstrahert, som viste 1 million års adskillelse fra neandertalere og moderne mennesker. Reich fant flere ledetråder i kjernegenomet.

Genomet trekkes ut fra kjernen til genet i stedet for mitokondriene organeller, og viser egenskaper som er arvet fra mannlige forfedre – en prosess som gir et mer fullstendig genetisk bilde av vår fjerne kusineart. Etter hvert som forskerne nådde inn på dette genomet, begynte det å dukke opp et bilde av en egen menneskelig avstamning. Med det hadde vi en ny hominin-fetter-art som gjemt seg i øyet i Øst-Asia.

Denisovaner er et eksempel på – i mitt sinn – hvordan mitokondrielt DNA kan føre deg feil, og bare kjernegenomet forteller hele historien, sa Pääbo. Denisovanenes mtDNA avviker før moderne menneskelig og neandertalsk mtDNA [bryter av] fra hverandre, men kjernegenomet viser at de deler en felles stamfar med neandertalere, men langt tilbake i tid. Kanskje de til og med fikk mtDNA ved genstrøm fra et annet hominin i Asia.

Så morens mors mor (ad infinitum) av Denisovan viste en eldre avstamning enn kjernegenomet, som avslørte en hominin med en nyere gren av evolusjon med neandertalere. Denisovanerne delte seg fra neandertalernes avstamning 200 000 år etter at mennesker allerede hadde splittet seg fra arten.

Teamet fant en DNA-match for den mystiske menneskelige fetteren på øyene i Sørøst-Asia, tusenvis av år fjernet fra den sibirske befolkningen. Det var ikke gjennom fossile poster, men gjennom DNAet til deres menneskelige etterkommere.

Denisovan-DNA ble sammenlignet med moderne menneskelige populasjoner, og matchet med det melanesiske folket på Papua Ny-Guinea og aboriginene i Australia. Noen - men ikke alle - urbefolkningen på Filippinene viser bevis på Denisovan-forfedre. Melanesianere og aboriginere deler 5 prosent av DNAet deres med Denisovan-homininen; Filippinske urfolksgrupper som Mamanwa og Manobo deler like mye, om ikke mer. Til sammenligning deler europeiske mennesker bare mellom 1 prosent og 4 prosent av DNA med neandertalerne. De genetiske bevisene viste at den sibirske Denisovan var fjernt beslektet med Denisovan-gruppen som blandet seg med øypopulasjonene i Sørøst-Asia. Linjene mellom de to Denisovanene divergerte for 280 000 til 400 000 år siden.

Konsentrasjonen var mindre på det kontinentale Asia. Fastlands-Asia viser bare en brøkdel - rundt en tjuefemtedel - av Denisovan-forfedre sammenlignet med øyboere. Mens den sibirske Denisovan-befolkningen levde nær grensen til dagens Kina og Mongolia, var genetikken deres ikke lenge. Rundt tiden den sibirske Denisovan var i live for 40 000 år siden, hadde arten allerede spredt seg vidt og bredt, og allerede blandet seg med menneskelige populasjoner. Den sibirske Denisovan først identifisert i 2010 var en fjern slektning til søskenbarna hennes i Sørøst-Asia.

Det som er helt klart er at for 40 000 år siden var Sørøst-Asia allerede et lappeteppe av folk med og uten Denisovan-forfedre, sa Reich. Den begrensede avlen som fant sted på det asiatiske hovedkontinentet viser seg fortsatt i populasjoner der i dag som en liten del av Denisovan hominin-puslespillet.

Ved å spore trinnene til Denisovan finner vi bevis på at arten migrerte til Sørøst-Asia i en konsentrert nok mengde til å gi en høy grad av hybridisering med grupper i regionen. Fra plasseringen av Denisova-hulen kan vi spore en vei fra dagens Russland til Sørøst-Asia og Australia.

Det som kanskje er mer overraskende er at det er en lav grad av avling i Kina, Mongolia, Nepal og andre land på hovedkontinentet. Hvis Denisovans var i området lenge, samhandlet de absolutt ikke med Homo sapiens på ganske samme måte som de gjorde i Sørøst-Asia. Men brøkdelene av en prosent av delt DNA sett i moderne asiatiske befolkninger har gitt fordelaktige tilpasninger til noen grupper der - selv om det bare er fra en storfar til en ukjent makt. Og alt dette gir flere ledetråder, uansett hvor små, som forklarer migrasjonen til Denisovan.

DNA-blanding i fastlands-Asia er ikke helt fraværende. Noen grupper har fortsatt markørene til Denisovans, uansett hvor små de er. For innfødte tibetanere kan oldgamle hominin-kryssing – uansett hvor liten del av deres samlede genom – ha påvirket deres evne til å leve i klima og høyder som er fiendtlige til andre grupper. Rasmus Nielsen, et fakultetsmedlem ved Senter for teoretisk evolusjonsgenomikk, har tidligere jobbet med å spore hvordan tibetanere kan motstå effekten av hypoksi i miljøer med lavt oksygen. I 2010 publiserte teamet hans et papir som indikerte EPAS1-genet som den skyldige bak denne fordelaktige mutasjonen. Genet regulerer kroppens reaksjon på miljøer med lavt oksygen, slik at tibetanere kan produsere færre røde blodlegemer og mindre hemoglobin.

Når man sammenlignet tibetansk DNA med andre menneskegrupper, kunne ingen finne hvor EPAS1-genet kan ha oppstått. Det dukket ikke opp i andre Homo sapiens populasjoner. Det ser ut til at den kom fra en helt annen art. Så Nielsen gikk på jakt etter den andre homininen.

Forskjellen mellom DNA-sekvensen i tibetanere og alle andre menneskelige populasjoner var rett og slett for stor, sa Nielsen. Modellene våre for naturlig utvalg og mutasjon kunne bare ikke forklare det. Så vi begynte å lete etter andre forklaringer, og vi sammenlignet først med neandertalersekvensen, og vi kan vise at det ikke er samsvar med neandertalersekvensen. Så på en langsiktig innsats sammenlignet Nielsen det nylig avdekkede Denisovan-genomet med tibetanerne. Denisovan-slekten var brøkdel, men EPAS1 var et eksakt samsvar mellom de to populasjonene.

Før de spredte seg til øyene, hang denisovanene akkurat lenge nok til å gi tibetanerne genet de trengte for å overleve Himalaya.

Med få fossile bevis er det vanskelig å vite hva du skal se etter når det gjelder å lære mer om Denisovan.

Det ville ta en DNA-match i et fossil for å identifisere et fossil funnet som Denisovan. De lave temperaturene i Denisova-hulen bidro til å bevare mye av DNAet i den sparsomme fossilregistreringen, men det samme kan ikke sies om en rekke menneskearter hvis avstamning må løses basert på fysiske fossile bevis fordi DNA er for langt forfalt å vise seg nyttig.

Det er imidlertid noen mistanker om Denisovan fossile fyrstikker.

Det er en veldig gåtefull fossilrekord i Kina som inneholder mulige kandidater for denisovaner, og det er på en måte et veldig interessant sted å se bort fra Sørøst-Asia, sa Reich, spesifikt med henvisning til Dali- og Maba-mannen, to gåtefulle fossiler funnet i to forskjellige områder. av Kina. Pääbo sekvenserte også DNA fra et 400 000 år gammelt lårben som ble funnet i en hule i Spania. Mens neandertalere var kjent for å dominere Europa før ankomsten av mennesker, var mtDNA i lårbenet en nærmere match til Denisovans, noe som kompliserte det eksisterende bildet av migrasjon. I fravær av kjernefysisk DNA er det imidlertid vanskelig å bestemme omfanget av en kamp.

Det kan også være eksisterende prøver som ennå ikke er testet. Så du har en stor mengde potensielle kandidater fra museumssamlinger som du kan undersøke for å se om det er noe samsvar med Denisovan DNA, sa Nielsen.

Selv om mysteriet med Denisovan er løst, er det mange flere ukjente. I DNAet til den sibirske Denisovan var det markører for en tredje art. Der det var avling mellom neandertalere og denisovaner, var det også genstrøm fra en annen uidentifisert art som var eldre enn enten neandertalere og denisovaner, noe som betyr at en veldig gammel art sannsynligvis levde ved siden av og samtidig med begge.

Genstrømmen fra Denisovans var fra en annen arkaisk befolkning som var ekstremt fjernt beslektet med Denisovan fra Denisova-hulen, sa Reich. Med andre ord, uansett hva den mystiske arten var, delte den en felles stamfar som var ikke Denisovan. Det som blir klart er at det var minst tre svært divergerende arkaiske populasjoner. Og hvem vet, det kunne vært flere i Eurasia på den tiden.

Før et fossil er identifisert, vil vi ikke definitivt vite hvordan Denisovan ser ut. Men søken etter å lære mer begynner å generere enda flere spørsmål. Ved å spore Denisovan har forskere funnet bevis på andre arkaiske grupper, før mennesker, neandertalere og denisovaner.

De har funnet bevis på en art med et bredt migrasjonsmønster, en som kan ha brakt den – eller en fjern stamfar – til det europeiske kontinentet. Det er bevis gjennom Denisovans aboriginske etterkommere på at den kan ha krysset Wallace-linjen, den geografiske grensen mellom placentale pattedyr og primitive former som monotremes og pungdyr på det australske kontinentet. Men krysset denisovanerne den linjen, eller var aboriginerne de første oppdagelsesreisende?

Vi har kjent til neandertaleren i 150 år. Vi har kjent til Denisovan i fire.

Hva annet kan vår mystiske fetter avsløre? Det er noe forskerne vil fortsette å utforske i de kommende årene, og det vil ta mer enn en molar og en pinky. Inntil da vil Denisovan forbli et spøkelse, gjemme seg for sine menneskelige fettere og barn, kjent bare av DNAet den etterlot seg.