Neandertaler mögen vor 30.000 Jahren ausgestorben sein, aber sie leben in uns weiter. Seit Wissenschaftler herausgefunden haben, dass die Neandertaler-DNA ungefähr zwei Prozent des Genoms moderner Menschen mit europäischem und asiatischem Erbe ausmacht, haben sie darüber spekuliert, wie genau sich diese verweilenden Gene auf uns heute auswirken. Jetzt haben wir herausgefunden, dass, obwohl die meisten Menschen im Aussehen kaum Neandertaler ähneln, ihre DNA immer noch Einfluss darauf hat, wie unsere Gene heute funktionieren.
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Menschen und Neandertaler begannen vor etwa 700.000 Jahren, sich auf dem Evolutionsbaum zu spalten, kreuzen sich jedoch bis vor mindestens 50.000 Jahren weiter. Trotz einer genetischen Inkompatibilität, die die Reproduktion möglicherweise erschwert hat, wurden genug hybride menschliche Neandertaler geboren, um Teile ihrer DNA im gesamten menschlichen Genom zu verankern. Frühere Forschungen haben ergeben, dass die DNA-Sequenzen und Gene der Neandertaler im modernen Menschen mit Depressionen, Fettstoffwechsel und einer Vielzahl anderer Merkmale und Zustände zusammenhängen.
Nur weil wir ein Gen sehen können, heißt das noch lange nicht, dass wir wissen, wie es funktioniert. Gene können in unterschiedlichen Stärken und manchmal überhaupt nicht exprimiert werden. Es kommt alles darauf an, wie diese DNA von der RNA in unseren Zellen verwendet wird, was den Anweisungen der DNA zur Herstellung von Proteinen folgt. Zellen können verschiedene Gene "regulieren", indem sie sie verwenden, ignorieren oder modifizieren, um RNA zu erzeugen. Leider ist RNA im Gegensatz zu relativ permanenter DNA instabil und kommt daher nur selten in Fossilien vor. Daher ist es schwierig zu analysieren, wie die Zellen ausgestorbener Organismen ihre DNA tatsächlich genutzt haben.
In einer Studie, die gestern in der Zeitschrift Cell veröffentlicht wurde, haben der Genforscher der Universität Washington, Rajiv McCoy, und Mitautoren den Mangel an alten Neandertalerdaten umgangen, indem sie sich stattdessen ihre lebenden Nachkommen angesehen haben: die heutigen Hybridmenschen. "Wir wollten die Genexpression von modernen Menschen nutzen, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie der Genfluss von Neandertalern die menschliche Genexpression beeinflusst", sagt McCoy.
Anhand eines Datensatzes der Genome von mehr als 400 Verstorbenen suchten die Forscher nach heterozygoten Genen: Genen, die das Ergebnis einer Person sind, die ein menschliches Gen von einem Elternteil und ein Neandertaler-Gen von einem anderen erbt. Der Datensatz umfasste Gewebeproben aus 52 verschiedenen Körperteilen, so McCoys, und ermöglichte den Forschern, zu vergleichen, wie menschliche und Neandertaler-Gene in diesen verschiedenen Bereichen exprimiert wurden, indem verglichen wurde, wie viel von jedem Gen in RNA transkribiert wurde.
Durch die Analyse dieser Individuen mit menschlichen und Neandertaler-Allelen oder Genvariationen fanden McCoy und sein Team Unterschiede in der menschlichen und Neandertaler-Genexpression in 25 Prozent der von ihnen getesteten Bereiche. Diese Unterschiede hatten potenzielle Auswirkungen auf die Merkmale, die von der Größe bis zur Wahrscheinlichkeit einer Lupuserkrankung reichten. "Es erstreckt sich wirklich über das gesamte Spektrum menschlicher Gene", sagt McCoy.
Die Forscher konnten auch vergleichen, wie stark oder schwach das menschliche und das Neandertaler-Gen in verschiedenen Körperteilen exprimiert wurden.
Interessanterweise, so McCoy, stellten sie fest, dass Neandertaler-Gene im Gehirn und in den Hoden der getesteten Personen schwächer exprimiert wurden als Gene in anderen Bereichen. Der Grund dafür ist wahrscheinlich eine ungleiche Entwicklung: Während sich die Menschen weiter von Neandertalern wegentwickelten, ist es nach McCoys Ansicht wahrscheinlich, dass sich diese Körperteile schneller entwickelt haben als andere. Sie unterschieden sich daher weiter von den Neandertaler-Genen und werden dort mit geringerer Wahrscheinlichkeit von Zellen exprimiert.
Für den Genetiker der Vanderbilt-Universität, Tony Capra, der nicht an dieser Studie beteiligt war, könnte die verringerte Genexpression in den Hoden ein Zeichen dafür sein, dass Mutationen von Neandertalern die Fruchtbarkeit früher menschlicher Neandertaler-Hybriden verringert haben könnten. "Es zeigt außerdem, dass die Neandertaler-DNA, die in modernen Menschen vorhanden ist, das Potenzial hat, verschiedene Merkmale zu beeinflussen", sagt Capra, der elektronische Patientenakten nach den Auswirkungen der Neandertaler-DNA auf unsere Gesundheit durchsucht hat.
"Dies ist eine sehr umfassende Studie über die Auswirkungen der Neandertaler-Introgression auf die Genexpression beim modernen Menschen", fügt Fernando Racimo hinzu, ein Forscher am New York Genome Center, der ebenfalls nicht an der Studie beteiligt war. Racimo sagt, er würde gerne weitere Fälle menschlicher Hybridisierung untersuchen, insbesondere alte Denovisaner und australische Ureinwohner, deren Gene auf den Bewohnern der australischen Melanesischen Inseln weiterleben.
McCoy sagt, das Studium der genetischen Hinterlassenschaften von Melanesiern stehe auf seiner Wunschliste, aber das müsse warten, bis RNA-Proben gesammelt würden. "Ich mausere mich von den Daten anderer Leute", scherzt er.
Die in dieser Studie verwendete Technik könnte auch in der menschlichen Spezies angewendet werden, fügt McCoy hinzu. Der Vergleich der Allelexpression in verschiedenen Körperregionen und bei verschiedenen Menschen könnte Wissenschaftlern helfen, die Feinheiten der Genexpression besser zu bestimmen. Aber selbst wenn wir nur die Rolle der Neandertaler-DNA in unserem Genom untersuchen, können wir noch besser verstehen, wie unsere unterschiedlichen Gene zusammenwirken, um uns hervorzubringen.
