1. april 2020

Den hidtil ældste genetiske information fra menneskearten opklarer diskussion om mulige forfædre

Evolution

For første gang er det lykkedes at udtrække genetisk information fra et 800.000 år gammelt menneskeligt fossil. Resultaterne fra Københavns Universitet kaster lys over en af forgreningerne på det menneskelige stamtræ - meget længere tilbage i tiden, end det hidtil har været muligt.

Digital rekonstruktion af et delvist skelethoved af Homo antecessor

Digital rekonstruktion af fossilprøve ATD6-69 fra Homo antecessor-samlingen. 
Rettigheder: Professor Laura Martín-Francés

Forskere fra Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet har gjort et vigtig fremskridt i undersøgelsen af den menneskelige evolution. Det er lykkedes dem at udtage et af de ældste humangenetiske datasæt fra en 800.000 år gammel tand, der tilhørte hominidarten Homo antecessor.

Resultaterne, der er opnået i samarbejde med kolleger fra CENIEH (National Research Center for Human Evolution) i Burgos, Spanien, og andre institutioner, offentliggøres i dag, den 1. april, i Nature.

”Analysen af ældgammelt protein giver videnskabelig evidens for en tæt forbindelse mellem Homo antecessor, os (Homo sapiens), neandertalere og denisovaer. Vores resultater støtter teorien om, at Homo antecessor tilhører en søstergruppe til den gruppe, der omfattede Homo sapiens, neandertalere og denisovaer,” siger Frido Welker, postdoc ved Globe Institute, Københavns Universitet, og førsteforfatter på undersøgelsen.

Fossile skeletrester af Homo antecessor
Foto: Professor José María Bermúdez de Castro

Rekonstruktion af menneskets stamtræ
Ved brug af en teknik kaldet massespektrometri sekventerede forskerne ældgamle proteiner fra tandemalje og kunne dermed med stor sikkerhed bestemme placeringen af Homo antecessor på det menneskelige stamtræ.

Den nye molekylære metode ’palaeoproteomics’ er udviklet af forskere fra Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet. Den gør det muligt at hente molekylær evidens, med hvilken de kan foretage en nøjagtig rekonstruktion af den menneskelige udvikling meget længere tilbage i tiden end nogensinde før.

Chimpansen er menneskets tætteste, nulevende slægtning. Slægtslinjen for mennesker og chimpanser delte sig for ca. 9-7 millioner år siden. Forskere har ihærdigt arbejdet på at opnå en bedre forståelse af de evolutionære slægtskaber mellem vores art og de andre – nu alle uddøde – arter i det menneskelige stamtræ.

”Meget af den hidtidige viden er enten baseret på analyseresultaterne af ældgammelt DNA eller på observationer af formen og det fysiske udseende af fossiler. Fordi DNA nedbrydes kemisk over tid, er det ældste menneskelige DNA, der hidtil er indhentet, kun ca. 400.000 år gammelt,” siger Enrico Cappellini, lektor ved Globe Institute, Københavns Universitet, og seniorforfatter på undersøgelsen.

”Nu kan vi med metoden ’paleoproteomics’ analysere ældgamle proteiner ved hjælp af massespektrometri. Metoden gør, at vi kan bevæge os ud over de begrænsninger,” tilføjer han. 

Teorier om den menneskelige evolution
De fossiler, der er blevet analyseret af forskerne, blev fundet af palæoantropolog José María Bermúdez de Castro og hans team i 1994 i det stratigrafiske niveau TD6 i huleområdet Gran Dolina. Et af de arkæologiske og palæontologiske områder i Sierra de Atapuerca, Spanien.

Billedet viser udgravningsstedet Gran Dolina

Homo antecessor-fossilerne blev fundet i subniveau TD6.2 ved Gran Dolina-udgravningen, Sierra de Atupuerca (Burgos, Spanien).

Foto: Professor José María Bermúdez de Castro.

De oprindelige observationer af disse fossiler førte til den konklusion, at Homo antecessor var den sidste fælles forfader til moderne mennesker og neandertalere. En konklusion der var baseret på fossilernes fysiske form og udseende. I de efterfølgende år er den nøjagtige forbindelse mellem Homo antecessor og andre menneskeslægter, som os selv og neandertalerne, blevet diskuteret intenst blandt antropologer.

En hypotese var, at Homo antecessor kunne være den fælles forfader til neandertalere og moderne mennesker. Selvom hypotesen passede dårligt ind i det evolutionære landskab for slægten Homo, afslørede de nye fund i TD6 og efterfølgende undersøgelser adskillige fælles karaktertræk mellem den menneskeart, man fandt i Atapuerca, og neandertalere. Nye studier har bekræftet, at ansigtstrækkene hos Homo antecessor minder meget om ansigtstrækkene hos Homo sapiens, men er meget forskellige fra neandertalerne og deres nyere forfædres.

”Jeg er glad for, at studiet giver evidens for, at Homo antecessor-arten kan være tæt forbundet med den sidste fælles forfader til Homo sapiens, neandertalere og denisovaer. De træk, som Homo antecessor deler med disse hominider, kan spores meget længere tilbage end før antaget. Det tyder på, at Homo antecessor er en basal art inden for den fremvoksende menneskehed, der udgøres af neandertalere, denisovaer og moderne mennesker”, tilføjer José María Bermúdez de Castro, en af de to videnskabelig ledere for udgravningerne i Atapuerca og medkontaktforfatter til studiet. 

En tand fra Homo antecessor blev studeret ved hjælp af proteinsekventering.

Foto: Professor José María Bermúdez de Castro.

Ekspertise i verdensklasse
Fund som disse bliver muliggjort af et omfattende samarbejde mellem forskellige forskningsområder: fra palæoantropologi til biokemi og ’proteomics’.

Indsamling af ældgammelt genetisk materiale fra sjældne fossilprøver kræver ekspertise såvel som udstyr i verdensklasse. Det er baggrunden for det nu ti år lange strategiske samarbejde mellem Enrico Cappellini og Jesper Velgaard Olsen, professor ved Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, Københavns Universitet, og medforfatter på studiet.

”Studiet er en spændende milepæl inden for ’palaeoproteomics’. Ved hjælp af den mest avancerede massespektrometri kan vi afkode sekvensen af aminosyrer i proteinrester fra tandemajlen hos Homo antecessor. Herefter kan vi sammenligne de ældgamle proteinsekvenser med andre hominiders, for eksempel neandertalere og Homo sapiens, og dermed aflæse, hvordan de er genetisk beslægtede,” siger Jesper Velgaard Olsen.

”Jeg glæder mig virkeligt til at se, hvad ’paleoproteomics’ vil afsløre i fremtiden,” slutter Enrico Cappellini.

Undersøgelsen af den menneskelige evolution vil fortsætte i de kommende år gennem det nyetablerede, EU-finansierede ”Palaeoproteomics to Unleash Studies on Human History (PUSHH)”, Marie S. Curies European Training Network (ETN), anført af Enrico Cappellini, og med deltagelse af mange af medforfatterne på undersøgelsen.

Forskningen finansieres hovedsageligt af VILLUM FONDEN, Novo Nordisk Fonden og Marie Skłodowska-Curies programmer: ”Individual Fellowship” og ”Innovative Training Network”.

Studiet "The dental proteome of Homo antecessor" et netop publiceret i tidsskriftet Nature. 

Kontakt:

Postdoc Frido Welker
frido.welker@bio.ku.dk
+ 45 25 12 23 25

Professor Enrico Cappellini
ecappellini@bio.ku.dk
+45 93 50 91 24