En daar hadden ze waarschijnlijk veel baat bij.

Ondertussen weten we dat moderne mensen in een grijs verleden de lakens deelden met zowel Neanderthalers als Denisovamensen. Zo bevat ons genoom bijvoorbeeld nog steeds sporen van Neanderthalers en Denisovamensen. Andersom is dat ook het geval geweest, zo bewijzen onderzoekers. Want in een nieuwe studie komen ze tot de opvallende conclusie dat het originele Neanderthaler Y-chromosoom volledig door zijn vroegmoderne menselijke tegenhanger is vervangen.

Het Y-chromosoom
Wanneer een vrouw een eitje produceert bevat deze alleen een X-chromosoom. Het sperma van mannen bevat echter zowel X- als Y-chromosomen. Tijdens de ontwikkeling van sperma – een proces dat ook wel spermatogenese wordt genoemd – worden de twee geslachtschromosomen van elkaar gescheiden in verschillende cellen. Hierdoor ontstaan er afzonderlijke zaadcellen waarbij deze het ene chromosoom, of juist het andere dragen. Een zaadcel met een X-chromosoom leidt vervolgens tot de geboorte van een meisje en een Y-chromosoom tot een jongetje.

In 1997 werd voor het eerst Neanderthaler DNA – slechts een klein deel van het mitochondriale genoom – gesequenced. Een behoorlijke mijlpaal. Sindsdien hebben verbeteringen in moleculaire technieken geleid tot de ontdekking van een hele nieuwe groep uitgestorven mensachtigen: de Denisovamensen. Deze mensachtigen waren verwant aan de Neanderthalers in Azië. Toch is het verhaal nogal scheef. Om welke reden dan ook, het best bewaarde Neanderthaler-materiaal was vrijwel alleen afkomstig van vrouwelijke overblijfselen, waardoor een hele mannelijke genetische geschiedenis in het duister tast.


Vervangen
Tot nu. Want in een nieuwe studie hebben onderzoekers drie mannelijke Neanderthalers weten te identificeren. Vervolgens ontwikkelden ze een methode om Y-chromosoom- moleculen (één van de twee geslachtsmoleculen) uit het microbieel DNA te halen dat te vinden is in oude botten en tanden. De onderzoekers namen het geslachtschromosoom grondig onder de loep en kwamen tot een vrij opmerkelijke bevinding: “onze waarnemingen tonen aan dat het Y-chromosoom van Neanderthalers volledig is vervangen door het Y-chromosoom van vroegmoderne mensen,” vertelt onderzoeker Martin Petr aan Scientias.nl.

Bovenste kies van een mannelijke Neanderthaler. Afbeelding: I. Crevecoeur

Het is een bijzondere ontdekking. Want het betekent dat het Y-chromosoom van Neanderthalers en die van hedendaagse mensen, meer op elkaar lijken dan het Y-chromosoom van Neanderthalers en Denisovamensen. “Dit is nogal een verrassing,” zegt Petr. “We weten namelijk dat Neanderthalers en Denisovamensen nauwer aan elkaar verwant zijn. Hedendaagse mensen staan evolutionair gezien veel verder weg en zijn eigenlijk meer evolutionaire neven. We hadden dan ook verwacht dat het Y-chromosoom een soortgelijk beeld zouden scheppen.” Maar dat blijkt dus helemaal niet zo te zijn. “Je zou zelfs kunnen zeggen dat de Y-chromosomen die we hebben gesequenced in de drie Neanderthalers in feite Y-chromosomen zijn die hun oorsprong hebben in een vroegmoderne menselijke populatie,” gaat Petr verder. “In zekere zin vertegenwoordigen ze een uitgestorven, oude moderne menselijke Y-chromosoom afstamming. Het vormt bijna een tijdscapsule naar tienduizenden jaren geleden.”

Waarom?
De vraag is natuurlijk waarom zo’n uitwisseling van het Y-chromosoom precies plaatsvond. “Blijkbaar had het Y-chromosoom van vroegmoderne mens de voorkeur boven de originele Neanderthaler variant,” zegt Petr. “Maar dat dit plaatsvond door toeval is onwaarschijnlijk. ‘Iets’ moet dit dus hebben veroorzaakt. Een mogelijkheid die we in ons artikel voordragen is gebaseerd op wat we weten over de geschiedenis van de Neanderthaler-bevolking in vergelijking met die van de moderne mens. In het bijzonder weten we dat Neanderthalers een zeer lage populatiegrootte hadden. We weten ook dat de populatiegrootte grotendeels bepaalt hoe effectief natuurlijke selectie slechte mutaties uit een populatie kan verwijderen. Als we vervolgens aannemen dat Neanderthalers over meer van dergelijke slechte mutaties beschikten dan vroegmoderne mensen (vanwege hun lage populatiegrootte) had het Neanderthaler Y-chromosoom waarschijnlijk hetzelfde probleem. Anders gezegd, ze waren evolutionair minder ‘fit’, waardoor er een kleinere kans bestond op nakomelingen. Moderne mensen beschikten over een ‘fitter’ Y-chromosoom. En daarom gaf natuurlijke selectie hier de voorkeur aan. Over een lange periode (denk aan duizenden tot tienduizenden jaren) werd daarom het Neanderthaler Y-chromosoom langzaam maar zeker door het vroegmoderne menselijke Y-chromosoom overschaduwd, totdat deze uiteindelijk het oorspronkelijke Neanderthaler Y-chromosoom volledig verving.”


Het ontwarren van onze complexe menselijke geschiedenis is volgens wetenschappers erg belangrijk. Via de vermenging met Neanderthalers hebben wij bijvoorbeeld een aantal van hun genen geërfd en sommige ervan zijn tot op de dag van vandaag voordelig voor onze gezondheid, terwijl andere juist slecht zijn voor de gezondheid. Het bestuderen van deze genen en de variaties in het geërfde DNA in verschillende populaties kan meer inzicht geven in variaties in gezondheid en ziekte. Bovendien geeft het bestuderen van de vermenging van moderne mensen met andere mensachtigen ons een duidelijker beeld van onze vroege geschiedenis, de manier waarop populaties zich over de continenten verspreidden en hoe ze de interactie met elkaar aangingen. En dat is natuurlijk ontzettend interessant.

De onderzoekers berekenden daarnaast dat de meest recente gemeenschappelijke voorouder van Neanderthalers en moderne mensen ongeveer 370.000 jaar geleden leefde; veel recenter dan eerder gedacht. “Dit vertelt ons dat de genstroom van vroegmoderne mensen naar Neanderthalers ergens na 370.000 jaar geleden moet hebben plaatsgevonden, niet eerder,” merkt Petr op. Dat is waarschijnlijk de belangrijkste implicatie: het biedt een bovengrens voor de tijd van genstroom. En dat is erg belangrijk om te weten voor het in kaart brengen van vermengingen tussen oude menselijke populaties.”

Afrika
Bovendien leveren de bevindingen nieuw bewijs dat Neanderthalers en vroegmoderne mensen genen hebben uitgewisseld vóór de grote migratie uit Afrika, mogelijk al 370.000 jaar geleden en zeker meer dan 100.000 jaar geleden. En dat betekent dat een populatie die nauw verwant is aan de vroegmoderne mens op dat moment al in Eurazië moet zijn geweest; veel eerder dan verwacht. “Dat komt simpelweg omdat we denken dat Neanderthalers nooit in Afrika hebben geleefd,” legt Petr uit. “Er zijn daar nooit Neanderthaler-fossielen gevonden en we weten vrij zeker dat hun oorsprong in Eurazië ligt. Dus de genstroom moet in Eurazië hebben plaatsgevonden. Interessant is dat er in Eurazië moderne mensachtige fossielen zijn gevonden (ontdekt in Griekenland) die naar schatting ongeveer 200.000 jaar oud zijn. Dus zelfs het paleoantropologische bewijs is op zijn minst consistent met wat de genetica ons vertelt.”

De bevindingen uit de studie tonen aan dat wij niet alleen sporen van Neanderthalers in ons genoom meedragen, maar dat zij net zo goed over modern menselijk DNA beschikten. Een onderwerp dat lange tijd punt van discussie is geweest. En dus krijgen we een steeds beter beeld over de koers van de roerige menselijke evolutie. “Ik denk dat de studie in ieder geval nieuw, overtuigend bewijs toevoegt voor een zeer oude, moderne menselijke genstroom naar Neanderthalers,” zegt Petr. “Dit onderwerp was in het verleden nogal verwarrend. Wat dat betreft biedt onze studie opheldering. Maar er is duidelijk nog veel meer dat we kunnen leren van aanvullend onderzoek naar de Y-chromosomen van Neanderthalers en Denisovamensen. In die zin is onze studie slechts een indicatie van wat er in de nabije toekomst mogelijk zal zijn.”