Neandertaler, die nächsten Verwandten des modernen Menschen, lebten bis zu ihrem Aussterben vor etwa 30.000 Jahren in Teilen Europas und Asiens.
Genetische Studien bringen immer mehr Erkenntnisse über die Verbindungen zwischen dem modernen Menschen und diesen längst ausgestorbenen Verwandten ans Licht. Erst kürzlich wurde bekannt, dass es in einem relativ kurzen Zeitraum vor etwa 47.000 Jahren zu einer heftigen Kreuzung zwischen unseren Arten kam. Doch ein Rätsel bleibt bestehen.
Der Homo sapiens Das heutige Genom enthält ein wenig Neandertaler-DNA. Diese genetischen Spuren stammen aus fast jedem Teil des Neandertaler-Genoms – mit Ausnahme des Y-Geschlechtschromosoms, das für die Entstehung von Männern verantwortlich ist.
Was ist also mit dem Y-Chromosom des Neandertalers passiert? Es könnte durch einen Unfall verloren gegangen sein oder aufgrund von Paarungsmustern oder minderwertiger Funktion. Die Antwort könnte jedoch in einer jahrhundertealten Theorie über die Gesundheit von Hybriden zwischen Arten liegen.
Geschlecht, Gene und Chromosomen der Neandertaler
Neandertaler und moderne Menschen gingen vor etwa 550.000 bis 765.000 Jahren in Afrika getrennte Wege, als die Neandertaler nach Europa wanderten, unsere Vorfahren jedoch blieben.
Sie würden sich nicht wiedersehen, bis Homo sapiens vor 40.000 bis 50.000 Jahren nach Europa und Asien eingewandert.
Wissenschaftler haben dank DNA aus gut erhaltenen Knochen und Zähnen von Neandertalern in Europa und Asien Kopien des vollständigen Genoms männlicher und weiblicher Neandertaler wiederhergestellt.
Es überrascht nicht, dass das Genom des Neandertalers unserem sehr ähnlich war und etwa 20.000 Gene enthielt, die in 23 Chromosomen gebündelt waren.
Wie wir besaßen sie zwei Kopien von 22 dieser Chromosomen (eine von jedem Elternteil) und außerdem ein Paar Geschlechtschromosomen. Frauen hatten zwei X-Chromosomen, während Männer ein X- und ein Y-Chromosomen hatten.
Y-Chromosomen sind schwer zu sequenzieren, da sie viel sich wiederholende „Junk-DNA“ enthalten. Daher wurde das Y-Genom des Neandertals nur teilweise sequenziert. Der große Teil, der sequenziert wurde, enthält jedoch Versionen mehrerer derselben Gene, die im modernen menschlichen Y-Chromosom enthalten sind.
Beim modernen Menschen setzt ein Y-Chromosom-Gen namens SRY den Prozess in Gang, bei dem sich ein XY-Embryo zu einem Männchen entwickelt. Das SRY-Gen spielt diese Rolle bei allen Affen, daher gehen wir davon aus, dass dies auch bei Neandertalern der Fall war – obwohl wir das Neandertaler-SRY-Gen selbst nicht gefunden haben.
Durch die Paarung zwischen Arten sind uns Neandertaler-Gene zu verdanken
Es gibt viele kleine Hinweise, die eine DNA-Sequenz als von einem Neandertaler oder einem Homo sapiens. So können wir im Genom moderner Menschen nach Teilen der DNA-Sequenz des Neandertalers suchen.
Die Genome aller menschlichen Abstammungslinien aus Europa enthalten etwa 2 % Neandertaler-DNA-Sequenzen. Abstammungslinien aus Asien und Indien enthalten sogar noch mehr, während Abstammungslinien, die auf Afrika beschränkt sind, überhaupt keine haben.
Einige alte Homo sapiens Die Genome enthielten sogar noch mehr, nämlich etwa 6 %, sodass es den Anschein hat, als würden die Neandertaler-Gene allmählich verschwinden.
Der Großteil dieser Neandertaler-DNA gelangte in einem Zeitraum von 7.000 Jahren vor etwa 47.000 Jahren an die Neandertaler, nachdem die modernen Menschen aus Afrika nach Europa kamen und bevor die Neandertaler vor etwa 30.000 Jahren ausstarben. Während dieser Zeit muss es viele Paarungen zwischen Neandertalern und Menschen gegeben haben.
Mindestens die Hälfte des gesamten Neandertaler-Genoms kann aus Fragmenten zusammengesetzt werden, die in den Genomen verschiedener heutiger Menschen gefunden wurden. Unseren Neandertaler-Vorfahren verdanken wir Merkmale wie rotes Haar, Arthritis und Widerstandskraft gegen einige Krankheiten.
Es gibt jedoch eine eklatante Ausnahme: Es wurde kein heutiger Mensch gefunden, der Teile des Y-Chromosoms des Neandertalers in sich trägt.
Was ist mit dem Y-Chromosom des Neandertalers passiert?
War es einfach nur Pech, dass das Y-Chromosom des Neandertals verloren ging? War es nicht besonders gut in seiner Aufgabe, Männchen hervorzubringen? Gab es bei Neandertaler-Frauen, aber nicht bei Neandertalern, die sich zwischen den Arten paarten? Oder war das Y-Chromosom des Neandertals so giftig, dass es mit menschlichen Genen nicht funktionierte?
Das A-Y-Chromosom gelangt ans Ende der Linie, wenn seine Träger keine Söhne haben. Es kann also sein, dass es im Laufe von Tausenden von Generationen einfach verloren gegangen ist.
Oder vielleicht war das Neandertaler-Y nie bei Paarungen zwischen Arten anwesend. Vielleicht waren es immer moderne Männer, die sich in Neandertaler-Frauen verliebten (oder mit ihnen handelten, sie entführten oder vergewaltigten)? Die Söhne dieser Frauen hätten alle das Homo sapiens Form des Y-Chromosoms.
Allerdings lässt sich diese Vorstellung nur schwer mit der Feststellung vereinbaren, dass es beim modernen Menschen keine Spur mitochondrialer DNA der Neandertaler gibt (die auf die weibliche Linie beschränkt ist).
Oder vielleicht war das Y-Chromosom des Neandertalers einfach nicht so gut in seiner Aufgabe wie sein Homo sapiens Rivale. Neandertalpopulationen waren immer klein, sodass sich schädliche Mutationen eher ansammeln konnten.
Wir wissen, dass Y-Chromosomen mit einem besonders nützlichen Gen (beispielsweise für mehr, bessere oder schnellere Spermien) andere Y-Chromosomen in einer Population schnell ersetzen (sogenannter Anhalter-Effekt).
Wir wissen auch, dass das Y-Chromosom beim Menschen insgesamt abgebaut wird. Es ist sogar möglich, dass SRY beim Neandertaler-Y verloren ging und dass die Neandertaler sich im disruptiven Prozess der Entwicklung eines neuen geschlechtsbestimmenden Gens befanden, wie es bei einigen Nagetieren der Fall ist.
War das Y-Chromosom des Neandertalers bei Hybridjungen giftig?
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Y-Chromosom des Neandertalers nicht mit Genen auf anderen Chromosomen des modernen Menschen funktioniert.
Das Fehlen des Neandertalers Y könnte dann durch die „Haldane-Regel“ erklärt werden. In den 1920er Jahren stellte der britische Biologe JBS Haldane fest, dass bei Hybriden zwischen Arten, wenn ein Geschlecht unfruchtbar, selten oder krank ist, es sich immer um das Geschlecht mit unterschiedlichen Geschlechtschromosomen handelt.
Bei Säugetieren und anderen Tieren, bei denen die Weibchen XX-Chromosomen und die Männchen XY-Chromosomen haben, sind es überproportional häufig männliche Hybride, die untauglich oder unfruchtbar sind. Bei Vögeln, Schmetterlingen und anderen Tieren, bei denen die Männchen ZZ-Chromosomen und die Weibchen ZW-Chromosomen haben, sind es die Weibchen.
Viele Kreuzungen zwischen verschiedenen Mäusearten zeigen dieses Muster, ebenso wie Kreuzungen zwischen Katzen. Bei Kreuzungen zwischen Löwen und Tigern (Liger und Tigon) sind beispielsweise die Weibchen fruchtbar, die Männchen jedoch unfruchtbar.
Es fehlt uns noch immer eine gute Erklärung für Haldanes Regel. Sie ist eines der bleibenden Mysterien der klassischen Genetik.
Es erscheint jedoch plausibel, dass sich das Y-Chromosom einer Art so entwickelt hat, dass es mit Genen anderer Chromosomen der eigenen Art funktioniert, während es mit Genen einer verwandten Art, die auch nur kleine Veränderungen aufweisen, möglicherweise nicht funktioniert.
Wir wissen, dass sich Gene auf dem Y-Chromosom viel schneller entwickeln als Gene auf anderen Chromosomen und dass einige von ihnen eine Funktion bei der Spermienproduktion haben, was die Unfruchtbarkeit männlicher Hybride erklären könnte.
Dies könnte also erklären, warum das Y-Chromosom des Neandertals verloren ging. Es eröffnet auch die Möglichkeit, dass es die Schuld des Y-Chromosoms war, das eine Fortpflanzungsbarriere darstellte und so dazu führte, dass Neandertaler und Menschen überhaupt zu unterschiedlichen Arten wurden.
Jenny Graves, angesehene Professorin für Genetik und Vice Chancellor’s Fellow, La Trobe University
Dieser Artikel wurde unter einer Creative Commons-Lizenz von The Conversation erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.