Der frühe Engpass der Vorfahren hat uns fast ausgelöscht!

Eine neue Methode zur Ableitung der alten Bevölkerungsgröße hat einen schwerwiegenden Engpass in der menschlichen Bevölkerung aufgedeckt, der die Chance für die Menschheit, wie wir sie heute kennen, fast zunichte gemacht hätte.

Dank eines Teams könnte nun eine ungeklärte Lücke im afrikanischen/eurasischen Fossilienbestand erklärt werden von Forschern aus China, Italien und den Vereinigten Staaten. Mit einer neuartigen Methode namens FitCoal (Fast Infinitesimal Time Coalescent Process) konnten die Forscher mithilfe moderner menschlicher Genomsequenzen von 3.154 Personen demografische Schlussfolgerungen genau bestimmen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die frühen menschlichen Vorfahren einen längeren, schwerwiegenden Engpass durchlebten, in dem etwa 1.280 brütende Individuen in der Lage waren, eine Population für etwa 117.000 Jahre zu ernähren. Während diese Forschung einige Aspekte der Vorfahren des frühen bis mittleren Pleistozäns beleuchtet hat, müssen seit der Entdeckung dieser Informationen noch viele weitere Fragen beantwortet werden.

Die FitCoal-Methodik

In dieser Studie wurde eine große Menge genomischer Sequenzen analysiert. Allerdings „stellt die Tatsache, dass FitCoal den uralten schwerwiegenden Flaschenhals mit nur wenigen Sequenzen erkennen kann, einen Durchbruch dar“, sagt der leitende Autor Yun-Xin Fu, ein theoretischer Populationsgenetiker am Health Science Center der University of Texas in Houston.

Forscher werden ihre Ergebnisse online veröffentlichen in Wissenschaft am 31. August 2023 (America Eastern Standard Time). Die mit FitCoal ermittelten Ergebnisse zur Berechnung der Wahrscheinlichkeit für heutige Genomsequenzen ergaben, dass frühe menschliche Vorfahren extreme Todesfälle und damit einen Verlust an genetischer Vielfalt erlitten.

Rechts ist die Fossillücke des afrikanischen Hominins und der geschätzte Zeitraum der Chromosomenfusion dargestellt. Bildnachweis: Wissenschaft

Interpretation der Fossillücke

„Die Lücke in den afrikanischen und eurasischen Fossilienbeständen kann chronologisch durch diesen Engpass in der Frühsteinzeit erklärt werden.“ Es fällt mit dem vorgeschlagenen Zeitraum eines erheblichen Verlusts an fossilen Beweisen zusammen“, sagt der leitende Autor Giorgio Manzi, Anthropologe an der Universität La Sapienza in Rom. Die vermuteten Gründe für diesen Rückgang der menschlichen Vorfahrenpopulation sind hauptsächlich klimatischer Natur: Vereisungen um diese Zeit führten zu Temperaturveränderungen, schweren Dürren und dem Verlust anderer Arten Speziesmöglicherweise als Nahrungsquelle für die Menschen unserer Vorfahren genutzt.

Genetische Vielfalt und menschliche Evolution

Die Auswirkungen dieses Engpasses sind erschütternd. Aufgrund dieses Engpasses im frühen bis mittleren Pleistozän könnten schätzungsweise 65,85 % der aktuellen genetischen Vielfalt verloren gegangen sein, und die längere Zeit der minimalen Anzahl brütender Individuen bedrohte die Menschheit, wie wir sie heute kennen. Dieser Engpass scheint jedoch zu einem Artbildungsereignis beigetragen zu haben, bei dem zwei Vorfahrenchromosomen zusammengekommen sein könnten, um das zu bilden, was heute beim modernen Menschen als Chromosom 2 bekannt ist. Mit diesen Informationen wurde möglicherweise der letzte gemeinsame Vorfahre der Denisova-Menschen, Neandertaler und modernen Menschen entdeckt (Homo sapiens).

Neue Fragen aufdecken

Wir alle wissen, dass nach der Beantwortung einer Frage weitere Fragen auftauchen.

„Der neuartige Befund eröffnet ein neues Feld in der menschlichen Evolution, weil er viele Fragen aufwirft, etwa nach den Orten, an denen diese Individuen lebten, wie sie die katastrophalen Klimaveränderungen überstanden haben und ob die natürliche Selektion während des Engpasses die Evolution des menschlichen Gehirns beschleunigt hat.“ “, sagt der leitende Autor Yi-Hsuan Pan, ein Experte für evolutionäre und funktionelle Genomik an der East China Normal University (ECNU).

Da nun Grund zu der Annahme besteht, dass zwischen 930.000 und 813.000 Jahren ein Ahnenkampf stattgefunden hat, können Forscher weiter forschen, um Antworten auf diese Fragen zu finden und aufzudecken, wie eine so kleine Population unter vermeintlich schwierigen und gefährlichen Bedingungen überleben konnte. Die Kontrolle des Feuers sowie die Klimaveränderung, die das menschliche Leben begünstigter machte, könnten zu einem späteren raschen Bevölkerungswachstum vor etwa 813.000 Jahren beigetragen haben.

„Diese Erkenntnisse sind erst der Anfang. Zukünftige Ziele mit diesem Wissen zielen darauf ab, ein vollständigeres Bild der menschlichen Evolution während dieser Übergangszeit vom frühen zum mittleren Pleistozän zu zeichnen, was wiederum das Geheimnis der frühen menschlichen Abstammung und Evolution weiter lüften wird“, sagt der leitende Autor LI Haipeng. ein theoretischer Populationsgenetiker und Computerbiologe am Shanghai Institute of Nutrition and Health, Chinese Academy of Sciences (SINH-CAS).

Referenz: „Genomische Schlussfolgerung eines schweren menschlichen Engpasses während des Übergangs vom frühen zum mittleren Pleistozän“ von Wangjie Hu, Ziqian Hao, Pengyuan Du, Fabio Di Vincenzo, Giorgio Manzi, Jialong Cui, Yun-Xin Fu, Yi-Hsuan Pan und Haipeng Li , 31. August 2023, Wissenschaft.
DOI: 10.1126/science.abq7487

Diese Forschung wurde gemeinsam von Haipeng Li von SINH-CAS und Yi-Hsuan Pan von ECNU geleitet. Ihre Mitarbeiter Fabio Di Vincenzo von der Universität Florenz, Giogio Manzi von der Universität Sapienza in Rom und Yun-Xin Fu vom Health Science Center der University of Texas in Houston haben wichtige Beiträge zu den Ergebnissen geleistet. Erstautoren der Forschung sind Wangjie Hu und Ziqian Hao, die früher Studenten/Praktikanten bei SINH-CAS und ECNU waren. Sie sind derzeit der Icahn School of Medicine am Mount Sinai und der Shandong First Medical University & Shandong angeschlossen Akademie der Medizinischen Wissenschaften, jeweils. Pengyuan Du vom SINH-CAS und Jialong Cui von der ECNU trugen ebenfalls zu dieser Forschung bei.