Genetik: Warum wir alle noch ein wenig Neandertaler sind
Die Neuschreibung der Menschheitsgeschichte begann an der Fleischtheke im Supermarkt. Der junge Forscher kaufte ein Stück Kalbsleber, steckte es im Labor in einen Ofen und ließ es ein paar Tage bei 50 Grad brutzeln. Das Ergebnis war, abgesehen davon, dass die Kollegen den Mief beklagten, ein harter, trockner, schwarzbrauner Klumpen, der aussah wie mumifiziert. Später probierte es der Mann mit einigen Bröseln einer echten, 2400 Jahre alten ägyptischen Mumie. Dann folgte diverses Getier: ein Beutelwolf, ein Riesenfaultier, ein Mammut, eiszeitliche Urpferde, ein ausgestorbenes Zebra. Zwischendurch: der Ötzi. Schließlich, eigentliches Ziel und krönender Abschluss der Experimente: der Neandertaler.
Fast drei Jahrzehnte verfolgte Svante Pääbo, ein 1955 in Schweden geborener Molekularbiologe, dessen Karriere über Umwege ans Leipziger Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie führte, ein extrem ehrgeiziges Projekt. Er wollte zuwege bringen, was noch nie jemand geschafft hatte: Erbgut aus längst verstorbenen Lebewesen gewinnen. Die Route des Wissenschafters verlief von ersten fehlgeschlagenen Versuchen über die blanke technische Machbarkeit der Extraktion uralter DNA bis zu Einsichten, die seit Kurzem ein völlig neues Verständnis des Menschheitsstammbaums begründen. Der Kern dieser Erkenntnisse betrifft die wahren Beziehungen zwischen dem Homo sapiens und seinem urzeitlichen Verwandten, dem Neandertaler, und die aktuellen Daten machen teils jenes Wissen obsolet, das über Jahrzehnte als gesichert gegolten hatte. Donnerstag dieser Woche erscheint nun ein Buch, in dem Pääbo seine mühevollen Bestrebungen beschreibt, das Neandertalergenom zu entschlüsseln, um derart weit in die Geschichte der Hominiden zurückzublicken.*)
Ahnenforschung im Erbmaterial
Zuletzt erreichten die interessierte Öffentlichkeit mit schöner Regelmäßigkeit spektakuläre Nachrichten zu diesem Thema. Im Vorjahr verging kaum ein Monat ohne Fachpublikationen über jene Epoche, die vor ungefähr 30.000 Jahren endete. Viele dieser Arbeiten stammen von den Experten aus Leipzig um Pääbo sowie von mit ihnen kooperierenden Gruppen, aber auch andere Forscherteams in aller Welt bereichern die Debatte mit bedeutsamen Daten. Gemeinsam ist der Mehrzahl dieser Studien: Es sind heute weniger Archäologie und Paläontologie, welche die Frühgeschichte der Menschheit im Detail erhellen, sondern oftmals die Methoden der Genforschung, die in den vergangenen drei Jahrzehnten rasante Fortschritte durchlaufen haben. Statt Knochenfragmente oder Zähne zu studieren, betreiben die Wissenschafter Ahnenforschung im Erbmaterial und das mit immer höherer Präzision.
Dass sich der Fokus dabei zuletzt besonders auf den Neandertaler richtet, scheint naheliegend. Denn einerseits beherrschte unser entfernter Verwandter benannt nach jenem Fundort bei Düsseldorf, an dem Steinbrucharbeiter im August 1856 ein paar merkwürdige Knochenhäufchen fanden zwar praktisch den gesamten europäischen Kontinent über zehntausende von Jahren. Andererseits wissen wir immer noch wenig über den einst dominanten Menschenschlag, dessen Überreste sich im niederösterreichischen Kremstal ebenso finden wie in Höhlen Spaniens, im südfranzösischen Karstgebirge genauso wie in Israel, der Türkei und im Irak. Und viele Vorstellungen sind nach wie vor ziemlich klischeebehaftet. Gerne stellt man sich den Neandertaler, ausgestattet mit breiter Nase, dicken Augenwülsten, fliehender Stirn und mit im Schnitt 1400 Kubikzentimetern Gehirnvolumen, als plumpen und vor Intellekt nicht eben strotzenden Gesellen vor. Spätestens mit der Ankunft der cleveren modernen Menschen, die aus Afrika kommend allmählich den Globus eroberten, so eine verbreitete Annahme, sei die Zeit für unsere eher schlichten Cousins abgelaufen. Das generelle Bild der etwa 1,60 Meter großen und bis zu 80 Kilo schweren Hominiden: irgendwie weitschichtig verwandt, unbestreitbar ein wenig menschenähnlich, letztlich aber ein nicht marktfähiger Prototyp.
Tatsächlich dürfte uns der verwichene Vetter jedoch deutlich näher sein als geahnt. In Wirklichkeit, so zeigen die jüngsten Forschungen, sind wir Europäer sogar immer noch zu einem kleinen Teil Neandertaler, denn wir tragen nachweislich deren Erbe in unseren Genen. An der Ursache dafür besteht kaum ein Zweifel: Neandertaler und Homo sapiens hatten ausgiebig Sex.
Mittlerweile steht die durchaus pikante Frage im Raum: Ist es überhaupt noch zulässig, von zwei verschiedenen Hominidenarten zu sprechen?
Die Anfänge all jener Studien, welche diese Debatte befeuern sollten, reichen in eine Zeit zurück, in der die Gentechnik in den Kinderschuhen steckte. In der ersten Hälfte der 1980er-Jahre war das menschliche Genom noch längst nicht entschlüsselt, und schon gar nicht wusste man, ob fossile Knochen brauchbare DNA enthalten. Svante Pääbo hatte ein privates Faible für Ägyptologie und fragte sich, ob man aus Mumien Erbmaterial gewinnen könnte. Er schlug in der Literatur nach und fand keine Antwort. Niemand hatte es versucht. Also probierte er es selbst, anfangs allein, mit der Zeit jedoch im Kreis einer stetig wachsenden Kollegenschaft. Zahlreiche Faktoren konnten die Pläne der Wissenschafter vereiteln: fortschreitende chemische Zersetzung der Erbsubstanz, Befall durch Mikroben, Kontaminationen durch fremdes biologisches Material. Man wusste nicht einmal, wie lange DNA erhalten bleibt. Ein paar Tage nach dem Tod? Monate oder Jahre? Und wie sah es mit 25.000 Jahren aus?
Pääbo und seine Mitstreiter konzentrierten sich zunächst auf die mitochondriale DNA. Mitochondrien sind Zellbestandteile, die ein eigenes Erbgut mit einem entscheidenden Vorteil besitzen: Es ist bestechend klein und lässt sich deshalb bequem analysieren. Während die 23 Chromosomen des Menschen 3,2 Milliarden Basenpaare umfassen, besteht die Mitochondrien-DNA aus lediglich 16.500 Genbuchstaben. Sie mutiert eher behäbig und recht konstant und wandert stets nur mütterlicherseits durch die Generationen, sodass darin nur die Linien der Frauen verfolgt werden können. Mittels Mitochondrienuntersuchung, die quasi wie eine molekulare Uhr genutzt werden kann, war amerikanischen Forschern der erste große Clou der Paläogenetik gelungen: die Rückverfolgung der humanen Abstammungslinien, was die heute etablierte Out of Africa-These untermauerte. Sie besagt im Wesentlichen, dass der moderne Mensch ausschließlich in Afrika seinen Ursprung hat und dann in Wellen den Erdball besiedelte. Zunächst war dies eine unerhörte Behauptung, denn zuvor hatte die Ansicht der sogenannten Multiregionalisten dominiert, wonach sich die Menschheit in verschiedenen Weltgegenden unabhängig voneinander entwickelt hätte.
Ringen und Rückschläge
Die Erhärtung des Out of Africa-Szenarios gelang freilich durch Erbgutanalyse lebender Menschen: Deren Mitochondrien verrieten den Stammbaum zurück bis zur gleichsam ersten Frau, der mitochondrialen Eva. Dem Team um Pääbo glückte das Kunststück, den Mitochondrien-Code des längst ausgestorbenen Neandertalers zu knacken. Das wurde als respektabler Durchbruch gefeiert, jedoch: Wollte man die gesamte Geschichte erzählen, die komplette Ahnentafel mit möglichst allen Verzweigungen inklusive väterlicher Einflüsse zeichnen, führte definitiv kein Weg an der Entschlüsselung des viel umfangreicheren Genoms des Zellkerns vorbei.
Es muss ein langes, mühevolles Ringen um Ergebnisse gewesen sein, verbunden mit zahlreichen Rückschlägen. Technische Hürden mussten überwunden, nötige Innovationen abgewartet, Tricks und Kniffe zur genetischen Analyse ersonnen, bürokratische Schwellen gemeistert werden. Man kann schwerlich in ein Museum gehen und das nächstbeste Neandertalerskelett zersägen, um Forschungsmaterial zu erhalten. Am schwierigsten war es dort, wo die Fossilien nach Meinung der Max-Planck-Forscher das größte Potenzial für aufschlussreiche Untersuchungen verhießen: in Kroatien. Erst nach zähen Verhandlungen und geschickten Interventionen auf informeller Ebene durften die Wissenschafter acht Neandertalerknochen, 30.000 bis 40.000 Jahre alt, ins Labor verfrachten, die einst in der kroatischen Vindija-Höhle geborgen worden waren.
Mit einem Zahnarztbohrer entfernten die Experten zwei bis drei Quadratmillimeter von der Oberfläche der Gebeine, extrahierten 0,2 Gramm Knochenmasse und unterzogen die Substanz einer speziellen chemischen Prozedur. Drei Knochen enthielten genug Zellkern-DNA, um die Hoffnung auf eine erfolgreiche Analyse zu nähren. Zusammen mit weiteren Proben darunter solche des Typusexemplars aus dem Neandertal bildete das Material die Basis für die Fahndung im Erbgut.
Im Jahr 2010 war es endgültig vollbracht. Pressekonferenzen wurden anberaumt. Die Genetiker referierten ihre Resultate. Die Fachpresse druckte ausführliche Artikel, die Titel trugen wie Der Neandertaler in uns.
Um zu ihren Aussagen zu gelangen, hatten die Forscher mehrere Daten sorgfältig verglichen: das nunmehr sequen-zierte Neandertalergenom, jenes von Menschen aus verschiedenen Weltregionen sowie den genetischen Code von Schimpansen, Rhesusaffen und Orang-Utans. Mit leistungsfähigen Computern gelang es zu ermitteln, wie sehr welche Genome übereinstimmten und wo die auffälligsten Abweichungen lagen. Das aufregend-ste Ergebnis lautete: Anders als im Erbgut von Afrikanern ist in jenem von Europäern Neandertaler-DNA nachweisbar und interessanterweise gilt dies teils auch für Asiaten. Die Forscher bestimmten sogar den Anteil des Erbmaterials, den wir Europäer bis heute in uns tragen: ein bis vier Prozent. Offensichtlich hatten die Neandertaler tatsächlich einen kleinen, aber eindeutig erkennbaren genetischen Beitrag zu den Menschen außerhalb Afrikas geleistet, erläutert Pääbo, woraus gleichsam folge: Die Neandertaler sind nicht völlig ausgestorben. Ihre DNA lebt in den heutigen Menschen weiter.
Inzwischen liegen auch konkrete Anhaltspunkte dafür vor, welche Gene der moderne Mensch derart geerbt hat. Ende Jänner dieses Jahres berichteten Forscher der Universitäten Harvard und Washington, dass es sich vor allem um Erbfaktoren handelt, welche der Bildung von Haut, Haaren und Nägeln dienen evolutionär betrachtet keineswegs unlogisch, denn die Ausprägung einer dickeren Hautschicht und eines dichteren Haarkleides könnte dem aus Afrika emigrierten Homo sapiens geholfen haben, mit den kühleren Bedingungen in Europa zurechtzukommen. Doch auch Teile des Immunsystems dürften von Neandertalergenen beeinflusst sein.
Nun stellt sich die Frage, wie es zu dem Gentransfer gekommen ist. Wann und wo knüpften Neandertaler und moderne Menschen romantische Beziehungen? Auch dazu gibt es eine Theorie, die zwar nicht zwangsläufig in allen Details stimmen muss, doch aufgrund der Datenzusammenschau als ziemlich wahrscheinlich gilt. Sie besagt: Zu einem nicht näher bekannten Zeitpunkt verließ eine Vorläuferpopulation der Hominiden Afrika, schlug sich bis Europa durch und entwickelte sich über Zwischenstufen zum Neandertaler. Viel später, vor etwa 100.000 Jahren, wagte wieder eine Gruppe von Menschen, die Urahnen des Homo sapiens, die große Tour. Vermutlich im Nahen Osten trafen die Abenteurer auf Neandertaler, und zwar in einer Periode, die 80.000 bis 40.000 Jahre zurückliegt. Dieses Szenario würde erklären, warum sich Neandertalergene heute nicht nur unter Europäern finden, sondern auch bei Chinesen Menschen in einer Gegend, in der wohl niemals Neandertaler lebten. Sexuelle Kontakte im Nahen Osten indes hätten ermöglicht, dass von diesem Knotenpunkt aus Nachkommen dieser Einlassungen in verschiedene Landstriche weiterströmten.
Dies wirft jedoch eine für die gesamte Anthropologie kritische Frage auf: Wenn sich zwei genetisch nicht kompatible Arten kreuzen, können sie zwar mitunter Nachkommen zeugen, allerdings sind diese im Regelfall unfruchtbar. Da es aber offenkundig zu einem Genfluss von Neandertalern zu modernen Menschen kam, der sich noch heute im Erbgut ablesen lässt, muss künftig wohl debattiert werden, inwiefern die Vorstellung zweier verschiedener Menschenarten noch zulässig ist. Manche Forscher monieren bereits, dass die Speziesgrenzen neu abgesteckt werden müssten.
Doch auch was die intellektuellen Fähigkeiten betrifft, steht manch gängige Annahme derzeit auf dem Prüfstand. So schwelt seit Jahren ein heftiger Konflikt zwischen spanischen Archäologen und anderen Vertretern des Fachs um Kompetenzen wie Werkzeuggebrauch, Schmuckgestaltung, Körperbemalung und Bestattungsriten bei Neandertalern. In einer französischen Höhle wollen die Spanier um Joao Zilhao Indizien für Kunstwerke identifiziert haben, die mehr als 40.000 Jahre alt sind. Bei der Interpretation scheiden sich die Geister: Besaßen die Neandertaler mehr Kunstsinn als gedacht? Pflegten sie Rituale, waren sie des abstrakten Denkens, womöglich der Sprache mächtig? Letzteres wäre zumindest theoretisch vorstellbar: Sowohl die Anatomie als auch zwei im Erbgut detektierte Gene hätten verbale Artikulation jedenfalls erlaubt. Eine andere Deutung der archäologischen Befunde ist aber auch möglich: Eventuell traf der Homo sapiens schon früher in Europa ein als angenommen, wie Forscher der Universität Oxford kürzlich in den Raum stellten, vielleicht schon vor rund 45.000 Jahren. Waren demnach sie die Schöpfer der gefundenen Objekte und Bildnisse? Auch eine Kompromissvariante könnte zutreffen: dass beide unserer Vorfahren über lange Zeiträume nebeneinander lebten und manch eine Innovation voneinander abkupferten.
Jedenfalls werden die einst klaren Trennlinien zwischen den Frühmenschen immer brüchiger, und auch die Beziehungsverhältnisse gestalten sich allmählich ein wenig unübersichtlich. Anfang Dezember des Vorjahres gaben die Leipziger Genetiker um Svante Pääbo bekannt, aus 400.000 Jahre alten Knochen Erbgut gewonnen zu haben. Die Gebeine stammten von 28 Individuen aus einer nordspanischen Höhle, doch verblüffenderweise passten sie genetisch weniger zu den Urvätern der Neandertaler als zu einer ganz anderen Bevölkerungsgruppe zu den erst 2008 aufgespürten Denisova-Menschen. Und deren Heimat liegt weit entfernt im sibirischen Altai-Gebirge. Dort wiederum stießen Forscher ebenfalls auf Überraschungen: zum einen auf Spuren von Neandertalern, zum anderen aber im Genom des Denisova-Menschen auf einen etwa achtprozentigen genetischen Einschlag einer weiteren Hominidenart. Noch ist gänzlich unklar, welche Frühmenschen hier ihre sexuellen Spuren hinterließen.
Das immer komplexere Beziehungsgeflecht all der frühen Menschen zu entwirren, wird die Fachwelt wohl in den kommenden Jahren intensiv beschäftigen. Evident scheint freilich schon jetzt zu sein, dass unsere diversen Vorfahren wenig von Prüderie hielten und sich wild miteinander paarten und zwar über vermeintliche Artbarrieren hinweg. Das Fachmagazin Spektrum der Wissenschaft beschrieb die sexuellen Praktiken unserer Ahnen und deren genetisch sehr bunten Beitrag zu unserer heutigen Existenz recht prägnant: Jeder mit jedem.
Infobox
Der Anatomievergleich
Unsere frühen Verwandten wurden im Schnitt 1,60 Meter groß, Männer wogen bis zu 80 Kilogramm, Frauen zwischen 50 und 70 Kilogramm. Auffallend sind der kompakte, stämmige Rumpf des Neandertalers und seine Gesichtsphysiognomie mit dicken Augenwülsten, breiter Nase und einer relativ flachen, fliehenden Stirn. Seine Lebenserwartung betrug kaum mehr als 30 Jahre.
*) Svante Pääbo: Die Neandertaler und wir. Meine Suche nach den Urzeit-Genen, S. Fischer Verlag, März 2014, 369 Seiten, EUR 22,99