Neandertaler. Wie viele waren da? Archäologen und Genetiker geben unterschiedliche Antworten. Die neue Forschung soll ihnen helfen, zu einem Konsens zu gelangen und die vergessene Geschichte dieser alten Menschen zu beleuchten. Einschließlich ziemlich frühes Aussterben. 1856, drei Jahre vor der Veröffentlichung von Charles Darwins On the Origin of Species, entdeckte eine Gruppe von Bergleuten menschliche Fossilien in einer Kalksteinhöhle im norddeutschen Neandertal - später Neandertaler 1 genannt, der erste Hinweis auf eine andere archaische menschliche Spezies. Seitdem haben wir versucht, so viel wie möglich über unsere mysteriösen Vorfahren zu verstehen. Zu diesem Zweck sammelten Experten zwei Hauptbeweise: Hunderte von Knochen und Steinwerkzeugen, die von Spanien und England bis zum Altai-Gebirge verstreut gefunden wurden, sowie aktuelle Daten und Schlussfolgerungen aus statistischen Modellen.
Diese Ansätze haben jedoch auffallend unterschiedliche Bilder davon gezeichnet, wie die Neandertalerpopulationen hätten aussehen sollen. Archäologische Beweise deuten darauf hin, dass ungefähr 150.000 Menschen Europa und Asien abdeckten, in kleinen Gruppen von 15 bis 25 Personen lebten und ihre Gesamtzahl mit dem Klimawandel (einschließlich schwerer Eiszeiten), der sich über einen Zeitraum von einer halben Million ereignete, stark variierte Jahre - bis zum Aussterben der Neandertaler vor 40.000 Jahren.
Die genetische Sequenzierung erzählt eine andere Geschichte. Einige der genbasierten Schätzungen definieren die Neandertalerpopulation als lediglich 1.000; andere geben höchstens einige Tausend an. Es gibt mehrere Hypothesen, die solche Ergebnisse erklären könnten: Entweder war die Bevölkerung selbst auf ihrem Höhepunkt wirklich so klein, oder sie war größer, nahm aber im Laufe der Zeit ab. Auf jeden Fall waren die Neandertaler immer im Niedergang; ihr Verschwinden schien von Anfang an vorhergesagt worden zu sein.
"Die Tatsache, dass diese beiden Arten von Schätzungen nicht identisch sind, ist ein Problem, das noch gelöst werden muss", sagt John Hawkes, Paläoanthropologe an der Universität von Wisconsin-Madison.
Jetzt haben Forscher unter der Leitung von Alan Rogers, Anthropologe und Populationsgenetiker an der Universität von Utah, ein neues genetisches Modell vorgeschlagen, das diese Unterschiede in Einklang bringen könnte. Er glaubt, dass die Neandertaler viel zahlreicher waren als frühere genetische Studien gezeigt haben, und bringt sie unter die offensichtlichen Artefakte und Fossilien, die dies unterstützen. Es füllt auch die Evolutionsgeschichte der Neandertaler aus, als sie sich zum ersten Mal von unseren Vorfahren in Afrika trennten und als sie anfingen, modernen Menschen zu begegnen. In vielerlei Hinsicht waren Neandertaler als Spezies viel erfolgreicher - und uns viel ähnlicher - als wir früher dachten.
Entgegen dem Konsens
In der Populationsgenetik ist die effektive Populationsgröße kein direktes Maß für die Gesamtzahl der Menschen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt lebten. Es ist eher ein Maß für die genetische Vielfalt. Experten scannen die DNA von Personen im Laufe der Geschichte und suchen nach DNA-Sequenzunterschieden zwischen zwei Kopien ihres Genoms. Im Wesentlichen schätzen sie, wie viele Geschwistergenerationen die mütterliche Kopie des Gens von der väterlichen Kopie trennen. Wenn die Bevölkerung klein ist, erwarten sie, dass sie schnell genug einen gemeinsamen Vorfahren finden. Wenn es groß ist, dauert es länger. "Es ist erstaunlich, wie viele Informationen von einer Person gelernt werden können", sagt Rogers.
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Wissenschaftler haben lange bemerkt, dass Neandertaler eine geringe genetische Vielfalt aufweisen. Bei modernen Afrikanern sind etwa 11 von 10.000 Nukleotiden heterozygot, dh sie unterscheiden sich zwischen zwei Kopien eines Chromosoms. Bei Nicht-Afrikanern zeigen nur 8 von 10.000 dieses Verhalten. Diese Zahl sinkt für Neandertaler und Denisovaner, die die Wissenschaft erst im letzten Jahrzehnt identifiziert hat, auf 2 zu 10.000. "Die Theorie der Populationsgenetik sagt uns, dass dies eine kleine Populationsgröße bedeuten muss", sagt Montgomery Slatkin, Biologe an der University of California in Berkeley, der von Rogers 'Erkenntnissen nicht überzeugt war. Dies bedeutet, dass die Bevölkerung eine Anzahl von 2000-3000 Personen anstrebte.
"Aber wenn es wirklich nur 1.000 Neandertaler auf der Welt gäbe", sagt Rogers, "ist es schwer zu glauben, dass sie einen so reichen Fossilienbestand hinterlassen haben."
Es ist jedoch der genetische Beweis, an den sich Rogers und seine Kollegen wenden und der behauptet, dass es mehr Neandertaler gab, Zehntausende. Die Arbeit der Wissenschaftler wurde letzten Monat in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht.
Der Schlüssel zu diesem neuen Befund liegt in dem Vorschlag der Forscher, dass Neandertaler einen viel vielfältigeren Genpool haben, dass sie jedoch in kleine, isolierte Inzuchtgruppen genetisch ähnlicher Individuen unterteilt sind. Eine solche Fragmentierung würde frühere genetische Befunde verzerren: Frühere Schätzungen würden auf lokale Populationen und ihre regionale Geschichte verweisen und das Gesamtbild auslassen.
Rogers beschloss, diese Lücke auszugleichen, indem er das von anderen Forschern verwendete Populationsmischungsmodell anpasste und erweiterte. Anstatt das Genom einer Person zu analysieren, verglichen er und sein Team genetische Varianten, die modernen Afrikanern, modernen Eurasiern, Neandertalern und Denisovanern gemeinsam sind. Eine frühe Version dieses Modells wurde entwickelt, um zu bewerten, wie stark moderne Menschen und Neandertaler gekreuzt werden. Rogers 'Hauptinnovation bestand darin, Denisovans zu dieser Mischung hinzuzufügen und die Liste möglicher Kombinationen und Verflechtungen von Populationen signifikant zu erweitern. Und es half ihm, Fragen zu beantworten, die weit über die Kreuzung nach Bevölkerungsgröße und anderen Themen hinausgehen.
Die Zunahme der genetischen Vielfalt, die Rogers und Kollegen festgestellt haben, entspricht einer etwa zehnfachen Zunahme der effektiven Populationsgröße. Während es keine Möglichkeit gibt zu wissen, wie viele weitere Neandertaler aus dieser Zahl herausfallen könnten, müssen die fossilen Schätzungen ernsthaft überarbeitet werden.
"Die Studie liefert DNA-Beweise für das, was wir in archäologischen Aufzeichnungen gesehen haben", sagt Joshua Aki, Evolutionsbiologe an der Princeton University.
Aus Afrika - zweimal
Durch die Arbeit mit genetischen Sequenzen und ihrem überarbeiteten Modell haben Wissenschaftler neue Erkenntnisse darüber gewonnen, wie Neandertaler, Denisovaner und moderne Menschen im Laufe der Geschichte regelmäßig wuchsen, schrumpften, sich spalteten und verschmolzen. „Wir möchten einen guten Stammbaum erstellen, damit wir genaue Geschichten über die Beziehung zwischen den beiden Gruppen erzählen können“, sagt Stephen Churchill, Anthropologe an der Duke University. "Aber es ist klar, dass diese Beziehung viel komplizierter ist."
Vor etwa 750.000 Jahren, so Rogers, haben die Vorgänger der Neandertaler und Denisovaner die Vorfahren der modernen Menschen in Afrika verlassen, um in das weite Gebiet Eurasiens zu ziehen. Dies allein zerstörte sie fast; genetische Beweise deuten darauf hin, dass die Bevölkerung schwere Studien durchlaufen hat, die die Forschung bisher nicht identifiziert hat. Was auch immer diese Katastrophe verursachte, die Alten überlebten sie und nur wenige tausend Jahre später - vor 744.000 Jahren - teilten sie sich in zwei getrennte Linien auf, Neandertaler und Denisovaner. Ersteres spaltete sich dann in kleinere regionale Gruppen auf, die Rogers faszinierten.
Die Datierung dieser Spaltung zwischen Neandertalern und Denisovanern ist an sich überraschend, weil frühere Studien es später formulierten: In einer Studie von 2016 wurde die Spaltung beispielsweise als ein Ereignis identifiziert, das vor 450.000 Jahren stattfand. Eine frühe Trennung bedeutet, dass wir noch mehr Fossilien aus beiden Gruppen finden müssen. Sie müssen auch die bereits gefundenen Fossilien überarbeiten. Nehmen wir zum Beispiel die Knochen des Gehirns eines Hominiden der Art Homo heidelbergensis, der vor etwa 600.000 Jahren in Europa und Asien lebte. Paläoanthropologen können nicht zustimmen, wie er mit anderen Gruppen von Menschen umgeht; Einige glauben, dass sie die Vorfahren sowohl des modernen Menschen als auch der Neandertaler waren, andere, dass sie nicht alte Arten waren, die durch die Neandertaler ersetzt wurden, die Europa durchstreiften.
Rogers 'Ergebnisse deuten darauf hin, dass H. heidelbergensis ein früher Neandertaler gewesen sein muss. "Wir haben den Zeitpunkt der Trennung so früh festgelegt, dass ein europäischer Hominide vor 600.000 Jahren mit ziemlicher Sicherheit ein Neandertaler sein muss", sagt er, "zumindest genetisch, auch wenn er überhaupt nicht wie ein Neandertaler aussah."
In jedem Fall ist diese neue Rekonstruktion der komplexen Frühgeschichte der Neandertaler sehr ähnlich zu dem, was wir über die anatomisch modernen menschlichen Populationen gelernt haben, die sich zuerst in Europa und Asien ausbreiteten. Vor etwa 50.000 Jahren trennten sich die Eurasier von den Afrikanern, durchlebten eine schwierige Zeit, in der ihre Bevölkerung sehr niedrig war, und spalteten sich dann in regionale Bevölkerungsgruppen in ganz Eurasien auf - die sogenannte nicht-afrikanische Theorie der menschlichen Migration. "Es sieht so aus, als wäre dasselbe vor 600.000 oder 700.000 Jahren passiert", sagt Rogers bei den Neandertalern und Denisovanern. "Es gab eine andere nicht-afrikanische Diaspora, die bisher niemand vermutet hatte."
Immerhin nicht so schlimm
Es ist kein Geheimnis, dass es den Neandertalern schlecht ging: Die Eiszeiten, die sie durchmachten, und die Fragmentierung ihrer Bevölkerung ließen sie nicht in der Lage, ein nachhaltiges soziales oder technologisches Wachstum aufrechtzuerhalten. "Aber eines der Missverständnisse ist, dass wir über Fortschritt denken, dass moderne Menschen besser und Neandertaler schlechter sind", sagt Hawkes. „Wenn es darum ging, in marginalisierten Umgebungen zu jagen und sich auf energiereiche Nahrungsressourcen zu verlassen, waren Neandertaler unübertroffen. Sie haben Probleme gelöst, mit denen wir heute überhaupt nicht konfrontiert sind. Wie lebten sie Hunderttausende von Jahren mit einer so geringen Bevölkerungsdichte? Das haben wir nie verstanden."
Bevor er mit seinen Forschungen begann, glaubte Rogers, dass Neandertaler vom Aussterben bedroht waren, als moderne Menschen ihr Territorium betraten, dass ihre Populationen bereits erschöpft und voller genetischer Krankheiten waren. Das glaubt er nicht mehr.
Das Verständnis der wahren Struktur der Neandertaler kann Wissenschaftlern helfen, tiefer in die Dynamik dieser alten Menschen und ihre Interaktionen mit uns einzutauchen. Ich frage mich zum Beispiel, ob es bei der Kreuzung von Menschen und Neandertalern Besonderheiten gab. Haben wir eine gleiche Menge an mütterlicher und väterlicher Neandertaler-DNA aufgenommen, oder gab es eine Verschiebung?
Rogers 'Arbeit und verwandte Forschungen anderer Gruppen können auch für die moderne Genetik ein starkes Highlight sein. Ihr analytisches Modell kann auf Hunde und Pferde angewendet werden - in der Tat auf alle Arten, die in ihren Populationen eher eine strukturierte Reproduktion als einen zufälligen Genfluss aufweisen. Neandertaler-Gene wurden möglicherweise mit einem erhöhten Risiko für Depressionen, Diabetes, Herzerkrankungen und andere Erkrankungen in Verbindung gebracht, und dies bleibt abzuwarten.
Ilya Khel
