Neanderthalers. Hoeveel waren er? Archeologen en genetici geven verschillende antwoorden. Het nieuwe onderzoek zou hen moeten helpen om tot een consensus te komen en licht te werpen op de vergeten geschiedenis van deze oude mensen. Inclusief vrij vroeg uitsterven. In 1856, drie jaar voordat Charles Darwin's On the Origin of Species werd gepubliceerd, ontdekte een groep mijnwerkers menselijke fossielen in een kalkstenen grot in de Neandervallei in Noord-Duitsland - later Neanderthaler 1 genoemd, de eerste indicatie van een andere archaïsche menselijke soort. Sindsdien hebben we geprobeerd zoveel mogelijk te begrijpen over onze mysterieuze voorouders. Om dit te doen, hebben experts twee belangrijke bewijzen verzameld: honderden botten en stenen werktuigen die verspreid zijn van Spanje en Engeland tot het Altai-gebergte, en zeer recente gegevens en conclusies die zijn getrokken uit statistische modellen.
Deze benaderingen hebben echter opvallend verschillende beelden opgeleverd van hoe de Neanderthaler-populaties eruit hadden moeten zien. Archeologisch bewijs suggereert dat ongeveer 150.000 individuen Europa en Azië bestreken, leefden in kleine groepen van 15-25, en hun totale aantal varieerde sterk met de klimaatverandering (inclusief ernstige ijstijden), die plaatsvond gedurende een interval van een half miljoen jaar - tot het uitsterven van de Neanderthalers 40.000 jaar geleden.
Genetische sequencing vertelt een ander verhaal. Sommige van de op genen gebaseerde schattingen definiëren de Neanderthaler-populatie als slechts 1.000; anderen specificeren hooguit een paar duizend. Er zijn verschillende hypothesen die dergelijke resultaten zouden kunnen verklaren: of de populatie was echt zo klein, zelfs op het hoogtepunt, of ze was groter, maar nam in de loop van de tijd af. In ieder geval zijn de Neanderthalers altijd in verval geraakt; hun verdwijning leek vanaf het allereerste begin te zijn voorspeld.
"Het feit dat deze twee soorten schattingen niet overeenkomen, is een probleem dat nog moet worden aangepakt", zegt John Hawkes, een paleoantropoloog aan de Universiteit van Wisconsin-Madison.
Nu hebben onderzoekers onder leiding van Alan Rogers, een antropoloog en populatiegeneticus aan de Universiteit van Utah, een nieuw genetisch model voorgesteld dat deze verschillen zou kunnen verzoenen. Hij gelooft dat de Neanderthalers veel talrijker waren dan eerdere genetische studies hebben aangetoond, en brengt ze onder de voor de hand liggende artefacten en fossielen die dit ondersteunen. Het vult ook de evolutionaire geschiedenis van Neanderthalers vanaf het moment dat ze zich voor het eerst afsplitsten van onze voorouders in Afrika en toen ze de moderne mensen ontmoetten. In veel opzichten zijn Neanderthalers als soort veel succesvoller geweest - en veel meer zoals wij - dan we vroeger dachten.
In tegenstelling tot de consensus
In populatiegenetica is de effectieve populatiegrootte geen directe maat voor het totale aantal mensen dat op een bepaald moment leefde. Het is eerder een maatstaf voor genetische diversiteit. Deskundigen scannen het DNA van individuen door de geschiedenis heen, op zoek naar verschillen in DNA-sequentie tussen twee exemplaren van zijn of haar genoom. In wezen schatten ze hoeveel generaties broers en zussen de maternale kopie van het gen scheiden van de vaderlijke kopie. Als de populatie klein is, verwachten ze snel genoeg een gemeenschappelijke voorouder te vinden; indien groot, kost het meer tijd. "Het is verbazingwekkend hoeveel informatie van een individu kan worden geleerd", zegt Rogers.
Promotie video:
Wetenschappers hebben al lang gemerkt dat Neanderthalers een lage genetische diversiteit hadden. Bij moderne Afrikanen zijn ongeveer 11 van elke 10.000 nucleotiden heterozygoot, dat wil zeggen dat ze verschillen tussen twee exemplaren van een chromosoom. Bij niet-Afrikanen vertonen slechts 8 op de 10.000 dit gedrag. Dat cijfer daalt tot 2 op de 10.000 voor Neanderthalers en Denisovans, die de wetenschap pas in het afgelopen decennium heeft geïdentificeerd. "De theorie van populatiegenetica vertelt ons dat dit een kleine populatiegrootte moet betekenen" bij deze archaïsche mensen, zegt Montgomery Slatkin, een bioloog aan de University of California, Berkeley, die niet overtuigd was door Rogers 'bevindingen. Dit betekent dat de populatie mikte op een aantal van 2000-3000 individuen.
"Maar als er werkelijk maar 1.000 Neanderthalers in de wereld zijn", zegt Rogers, "is het moeilijk te geloven dat ze zo'n rijk fossielenbestand hebben achtergelaten."
Toch is het het genetische bewijs waar Rogers en zijn collega's zich naar wenden en beweren dat er meer Neanderthalers waren, tienduizenden. Het werk van de wetenschappers werd vorige maand gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences.
De sleutel tot deze nieuwe bevinding ligt in de suggestie van de onderzoekers dat Neanderthalers een veel diversere genenpool hadden, maar dat ze waren verdeeld in kleine, geïsoleerde inteeltgroepen van genetisch vergelijkbare individuen. Een dergelijke fragmentatie zou eerdere genetische bevindingen verstoren: schattingen uit het verleden zouden wijzen op lokale populaties en hun regionale geschiedenis, zonder het grote plaatje.
Rogers besloot deze kloof te overbruggen door het model voor het mengen van populaties dat andere onderzoekers hadden gebruikt, aan te passen en uit te breiden. In plaats van het genoom van één persoon te analyseren, vergeleken hij en zijn team genetische varianten die veel voorkomen bij moderne Afrikanen, moderne Euraziërs, Neanderthalers en Denisovans. Een vroege versie van dit model is ontwikkeld om te beoordelen hoe sterk moderne mensen en Neanderthalers worden gekruist. Rogers 'belangrijkste innovatie was om Denisovans aan dit mengsel toe te voegen en de lijst met mogelijke combinaties en verweving van populaties aanzienlijk te vergroten. En het hielp hem vragen te beantwoorden die veel verder gaan dan kruisingen over populatiegrootte en andere kwesties.
De toename in genetische diversiteit die Rogers en collega's ontdekten, komt overeen met een ruwweg vertienvoudiging van de effectieve populatiegrootte. Hoewel er geen manier is om te weten hoeveel meer Neanderthalers uit dit aantal zullen vallen, zullen de fossielenschattingen serieus moeten worden herzien.
"De studie levert DNA-bewijs voor wat we in archeologische archieven hebben gezien", zegt Joshua Aki, een evolutiebioloog aan de Princeton University.
Uit Afrika - twee keer
Door te werken met genetische sequenties en hun herziene model, hebben wetenschappers nieuwe inzichten gekregen in hoe Neanderthalers, Denisovans en moderne mensen door de geschiedenis heen periodiek groeiden, krompen, splitsen en samensmolten. "We willen een goede stamboom maken, zodat we nauwkeurige verhalen kunnen vertellen over de verwantschap tussen de twee groepen", zegt Stephen Churchill, een antropoloog aan de Duke University. "Maar het is duidelijk dat deze relatie veel gecompliceerder is."
Ongeveer 750.000 jaar geleden, zei Rogers, verlieten de voorgangers van de Neanderthalers en Denisovans de voorouders van de moderne mens in Afrika om naar het uitgestrekte grondgebied van Eurazië te verhuizen. Dit alleen al vernietigde hen bijna; genetisch bewijs suggereert dat de bevolking door ernstige onderzoeken is gegaan die niet eerder door onderzoek zijn geïdentificeerd. Wat deze ramp ook veroorzaakte, de Ouden overleefden het en slechts een paar duizend jaar later - 744.000 jaar geleden - splitsten ze zich op in twee afzonderlijke geslachten, Neanderthalers en Denisovans. De eerste splitste zich vervolgens op in kleinere regionale groepen die Rogers fascineerden.
De datering van deze splitsing tussen Neanderthalers en Denisovans is op zichzelf verrassend, omdat eerdere studies het later stelden: in een onderzoek uit 2016 werd de splitsing bijvoorbeeld geïdentificeerd als een gebeurtenis die 450.000 jaar geleden plaatsvond. Een vroege scheiding betekent dat we nog meer fossielen uit beide groepen moeten vinden. Je zult ook de reeds gevonden fossielen moeten herzien. Neem bijvoorbeeld de botten van de hersenen van een hominide van de soort Homo heidelbergensis die ongeveer 600.000 jaar geleden in Europa en Azië leefde. Paleoantropologen kunnen het niet eens zijn met hoe hij zich verhoudt tot andere groepen mensen; sommigen geloven dat ze de voorouders waren van zowel moderne mensen als Neanderthalers, anderen dat ze niet-oude soorten waren die vervangen werden door de Neanderthalers die door Europa zwierven.
Rogers 'bevindingen impliceren dat H. heidelbergensis een vroege Neanderthaler moet zijn geweest. "We hebben de tijd van scheiding zo vroeg vastgesteld dat een Europese mensachtige 600.000 jaar geleden vrijwel zeker een Neanderthaler moet zijn", zegt hij, "in ieder geval genetisch, zelfs als het er helemaal niet uitzag als een Neanderthaler."
Hoe dan ook, deze nieuwe reconstructie van de complexe vroege geschiedenis van Neanderthalers lijkt sterk op wat we hebben geleerd over de anatomisch moderne menselijke populaties die zich voor het eerst over Europa en Azië verspreidden. Ongeveer 50.000 jaar geleden splitsten Euraziërs zich af van Afrikanen, maakten een moeilijke periode door waarin hun bevolking erg laag was, en splitsten zich vervolgens op in regionale populaties in heel Eurazië - de zogenaamde niet-Afrikaanse theorie van menselijke migratie. "Het lijkt erop dat hetzelfde 600.000 of 700.000 jaar geleden is gebeurd", zegt Rogers bij de Neanderthalers en Denisovans. "Er was nog een niet-Afrikaanse diaspora die niemand eerder had vermoed."
Toch niet zo erg
Het is geen geheim dat de Neanderthalers het slecht deden: de ijstijden die ze doormaakten en de fragmentatie van hun bevolking zorgden ervoor dat ze niet in staat waren om duurzame sociale of technologische groei te ondersteunen. "Maar een van de misvattingen is dat de manier waarop we over vooruitgang denken, is dat moderne mensen beter zijn en Neanderthalers slechter", zegt Hawkes. “Als het ging om jagen en vertrouwen op energierijke voedselbronnen in gemarginaliseerde omgevingen, waren de Neanderthalers ongeëvenaard. Ze hebben problemen opgelost waar we vandaag de dag helemaal niet mee te maken hebben. Hoe leefden ze honderdduizenden jaren met zo'n lage bevolkingsdichtheid? Dat hebben we nooit begrepen."
Voordat hij aan zijn onderzoek begon, geloofde Rogers dat Neanderthalers op de rand van uitsterven stonden toen moderne mensen hun territorium binnenkwamen, dat hun populaties al uitgeput waren en vol met genetische ziekten. Hij denkt van niet meer.
Het begrijpen van de ware structuur van de Neanderthaler bevolking kan wetenschappers helpen dieper in te gaan op de dynamiek van deze oude mensen en hun interacties met ons. Ik vraag me bijvoorbeeld af of er bijzonderheden waren bij het oversteken van mensen en Neanderthalers. Hebben we een gelijke hoeveelheid Neanderthaler moederlijk en vaderlijk DNA opgenomen, of was er een verschuiving?
Rogers 'werk en aanverwant onderzoek door andere groepen kan ook een krachtig hoogtepunt zijn voor de moderne genetica. Hun analytisch model kan worden toegepast op honden en paarden - inderdaad op elke soort die een gestructureerde reproductie in hun populaties vertoont in plaats van een willekeurige genstroom. Neanderthaler-genen zijn mogelijk in verband gebracht met een verhoogd risico op depressie, diabetes, hartaandoeningen en andere aandoeningen, en dit valt nog te bezien.
Ilya Khel
