In Afrika, dem Geburtsort der Menschheit, haben sich alte Menschen auf dem gesamten Kontinent bewegt und vermischt. Bisher war es jedoch eine Herausforderung, diese Muster mithilfe der Genetik zu verfolgen. Jetzt haben Wissenschaftler die älteste bekannte menschliche DNA in Afrika analysiert, um zu beleuchten, wie Menschen migriert sind. Dies eröffnet ein neues Feld für die Untersuchung von Migrations- und Kreuzungsmustern in der Region.
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Afrika mag der Kontinent sein, auf dem der Mensch zum ersten Mal aufgetaucht ist, aber im Vergleich zu Europa wurde von dort relativ wenig alte DNA sequenziert. Dies sei nicht aus Mangel an Versuchen geschehen, sagt Jessica Thompson, eine Archäologin an der Emory University, die sich auf das alte Afrika konzentriert, sondern auf die unterschiedlichen Umweltbedingungen zwischen den Kontinenten.
DNA kann ein widerstandsfähiges Molekül sein, das unter den richtigen Bedingungen hunderttausende von Jahren überlebt. Es kann aber auch sehr zerbrechlich sein und sich in Gegenwart von Wärme oder Feuchtigkeit zersetzen. Beide kommen in weiten Teilen Afrikas im Überfluss vor, was es weitaus schwieriger macht, verwendbare DNA für die Sequenzierung zu extrahieren.
Im Gegensatz dazu haben Wissenschaftler DNA von Neandertalern in Europa sequenziert, die mehr als 400.000 Jahre alt sind, und zwar dank eines Klimas, das im Allgemeinen kühler und trockener ist und sich daher besser für die Konservierung von DNA eignet.
"Für einen Afrikaner ist es frustrierend, weil wir nicht auf die gleichen Daten zugreifen können, die Menschen, die die Vorgeschichte des alten Europa studieren, haben", sagt Thompson neidisch darauf. "
Auf einer Anthropologie-Konferenz im Jahr 2015 wurde Thompson erneut mit diesem Mangel an alten DNA-Daten aus Afrika konfrontiert. Es dämmerte ihr, dass es auf dem Kontinent möglicherweise Orte mit Bedingungen geben würde, die die DNA besser erhalten würden - wenn die Forscher nur wüssten, wo sie suchen müssten. "Ich war dumm, Afrika als diesen homogenen feuchten, heißen Ort zu betrachten", sagt sie jetzt.
In Thompsons Feldarbeit im südöstlichen Malawi erinnerte sie sich an Orte, die sich in relativ hohen, merklich kalten Lagen befanden und in denen Mitte des 20. Jahrhunderts Skelette gefunden worden waren. Die Bemühungen von Thompson, diese Skelette aufzuspüren, brachten sie in Kontakt mit den bereits im Entstehen begriffenen Bemühungen von Anthropologen und anderen Forschern, die Lücke der alten afrikanischen DNA zu schließen, indem sie wissenschaftliche Fortschritte nutzten.
"Wir haben wirklich alle nur gewartet und gehofft, dass der Tag kommen wird, an dem wir auf Technologien zugreifen können, die es uns ermöglichen, die gleiche Datenqualität aus Afrika wie in anderen Teilen der Welt zu erhalten", sagt Thompson. Dieser Tag ist vielleicht endlich gekommen.
Die Anthropologin der Emory University, Jessica Thompson, neben Rock Art an einem Ort namens Mwanambavi in Malawi. (Suzanne Kunitz) Thompson fand zwei alte menschliche Proben in einem anderen Labor, aber die Analyse ergab inkonsistente Ergebnisse. Also beschloss sie, zu den Orten in Malawi zurückzukehren, wo sie ausgegraben wurden, um nach weiteren Hinweisen zu suchen. Am Ende entdeckte sie drei weitere menschliche Überreste, die DNA enthielten, die bis vor 8000 Jahren zurückreicht. sie sammelte andere Proben aus wissenschaftlichen Archiven in Malawi.
Andere Forscher haben auch acht weitere alte Proben aus dem Süden herausgesucht, die Thompsons Gruppe in eine Studie aufgenommen hat, die heute in der Zeitschrift Cell veröffentlicht wurde . Die Zeit habe die Proben degradiert, sagt Pontus Skoglund, ein Genetiker der Harvard Medical School, der die Studie leitete. Mit der Beharrlichkeit und fortschreitenden Gentechnologie gelang es den Forschern jedoch, aus jeder Probe mindestens 30.000 DNA-Basenpaare zu gewinnen - "mehr als genug, um aussagekräftige statistische Analysen durchzuführen", sagt Skoglund.
Das Team verglich diese uralten Sequenzen mit Hunderten von modernen Genomen aus Afrika und der ganzen Welt, um die Vorfahren der modernen Menschen zu bestimmen und festzustellen, wer sich bewegt hat und wer nicht. "Am augenscheinlichsten ist, dass sich die Landschaft der Jäger und Sammler radikal verändert hat", sagt Skoglund.
Vor der weit verbreiteten Nutzung von Landwirtschaft und Viehzucht überlebten die Menschen durch Jagen und Sammeln. Laut Thompson hat die Übernahme der Landwirtschaft durch einige Bevölkerungsgruppen im Laufe der Antike zu großen Wanderungen unter den Menschen geführt. Diese Studie hat jedoch deutlich gemacht, inwieweit dies die Verteilung der Menschen im südlichen Afrika gestört hat.
Die in Malawi beheimateten Menschen der Neuzeit scheinen keinerlei Beziehung zu den alten Menschen zu haben, die vor ein paar tausend Jahren in ihrem Land lebten. Dies spiegelt eine viel dramatischere Wanderung wider, als Thompson und andere erwartet hätten. Andere Proben bestätigten, wie viel Bewegung innerhalb Afrikas in den letzten tausend Jahren stattgefunden hat, und schlossen einen tansanischen Hirten mit ein, von dem festgestellt wurde, dass Nachkommen von Nord nach Süd auf dem Kontinent verbreitet waren.
Diese Bewegungen bedeuten, dass die Abstammung der modernen Menschen in Afrika laut Thompson viel mehr zu vermischen scheint als bisher angenommen. "Es scheint einer der vollständigsten Bevölkerungsersatzprodukte zu sein, die jemals dokumentiert wurden", sagt sie.
"Die genetische Vorgeschichte des Menschen war komplex, und alte DNA-Studien aus Afrika sind erforderlich, um die dortige Geschichte zu verstehen, und werden mit Spannung erwartet", sagte Chris Tyler-Smith, Genetiker am Wellcome Trust Sanger Institute, per E-Mail. "Dies ist die erste umfassende Studie über die DNA des alten Afrika."
Tyler-Smith, der nicht an der Untersuchung beteiligt war, sagte, einige der Schlussfolgerungen seien zu erwarten, wie die Tatsache, dass Populationen von Jägern und Sammlern durch landwirtschaftliche Populationen ersetzt wurden. Aber andere Erkenntnisse, wie die Verzweigung des Stammbaums für die heutigen Westafrikaner, überraschten ihn.
Der Abschluss dieser Sequenzierung, sagt er, öffnet die Tür für eine bessere Sequenzierung und wirft weitere Fragen zu unseren Vorfahren auf.
Eran Elhaik, ein Genetiker an der Universität von Sheffield, stimmt dem zu. "Diese Studie öffnet ein Fenster in die Vergangenheit einer der genetisch vielfältigsten Regionen der Welt, die bislang weitgehend unerforscht geblieben ist", schrieb er per E-Mail. Viele Annahmen und Rekonstruktionen darüber, wie sich alte Menschen in Afrika niedergelassen haben, müssten jetzt verworfen werden, sagt er.
Für Thompson und Skoglund beleuchtet dieses Papier insgesamt, wie viele Fragen die DNA des alten Menschen in Afrika aufschließen könnte. "Ich denke, es ist wichtig, dieses Werkzeug der alten DNA, das für das Verständnis der Geschichte Europas sehr nützlich war, mitzubringen, um alle Teile der Welt, insbesondere die afrikanische Vorgeschichte, zu verstehen", sagt Skoglund.
Thompson, die vorhat, eine ältere DNA zu finden und zu sequenzieren, um ein noch klareres Bild davon zu erhalten, wo und wie Menschen vor langer Zeit in Afrika gelebt haben, geht davon aus, dass dieses Tool in naher Zukunft viel mehr Forschung bringen wird. "Ich denke, es wird eine Tür sein, die jetzt weit offen ist", sagt Thompson.
