Neandertalgener

Vi bär på gener från neandertalmänniskor.

Svensken Svante Pääbo och hans team i Leipzig har efter flera års analys av 40 000 år gammalt neandertal-dna kunnat konstatera att någon gång under vår tidiga historia har vi beblandat oss med neandertalmänniskor så intimt att de genetiska spåren fortfarande finns kvar i våra celler.

Det är en upptäckt som kommer att ligga högt på topplistorna när 2010 års största vetenskapsnyheter ska ställas samman.

Men det är också en kunskap som förändrar vår syn på oss själva och vår utveckling.

Och det ändrar även vår bild av neandertalarna. Kanske var de inte så olika oss trots allt.

(Artikel 2 om neandertalarna. Den första finns här, nr 3 här och nr 4 här)

Alla människor med ursprung utanför Afrika är neandertalmänniskor till några procent. Det gäller såväl papuaner på Nya Guinea som kineser och fransoser, men alltså inte för afrikaner.

Någonstans, och på något sätt har moderna människor och neandertalare fått barn tillsammans, barn som lämnat ett genetiskt arv efter sig till oss.

Den upptäckten fick de fetaste rubrikerna när neandertalarnas genetiska profil presenterades med flera artiklar i tidskriften Science i maj 2010.

Moderna människor som vi själva, Homo sapiens, och neandertalarna som var kraftigare, starkare, men av tradition också betraktas som mer primitiva och mindre intellektuellt utvecklade än oss, hade alltså haft sex.

Hur gick det till? Var det frivilligt? Var växte barnen upp? Delade man boplats med varandra?

Det här är frågor som vi kanske aldrig får svar på. Men bara det faktum att det förekom sexuella kontakter mellan de två grupperna kan ge viktiga ledtrådar till vår förhistoria.

Till exempel vet vi nu att mötet var möjligt. Samtidigt visar de genetiska spåren att det verkar ha skett bara några enstaka gånger, i en liten grupp som sedan spred generna genom en snabb expansion. Bara det faktum att det inte skedde oftare säger något.

Kunskapen påverkar bilden av hur det gick till när människor av vårt slag lämnade den afrikanska kontinenten för att uppfylla resten av planeten.

Men neandertalarnas genkarta ger betydligt mer än så att fundera på för forskarna.

Många undrar säkert exakt vad det är som vi har ärvt av våra neandertalkusiner. Vilka egenskaper kan vi tacka dem för?

Kartläggningen gör det dessutom möjligt att göra en jämförelse sida vid sida mellan deras dna och vårt. En förhoppning är att det nu ska visa exakt vad det är som skiljer oss från dem, det vill säga vad det är i vår genetiska utrustning som gör oss unikt mänskliga. Och kanske, tror en del forskare, kommer det så småningom att leda till att vi kan förstå vad som gjorde att de dog ut, medan vi fortfarande är här.

Out of Africa - men när och hur?

Det står sedan flera år klart att mänsklighetens vagga finns i Afrika. En dominerande modell för vad som hände när mänskligheten uppfyllde jorden är den så kallade Out of Africa-hypotesen.

Den går i korthet ut på att en liten grupp, högst några tusen individer, lämnade östra Afrika via den Arabiska halvön någon gång för cirka 50 – 80 000 år sedan – det finns lite olika åsikter om tidpunkten.

Den här lilla gruppen av människor är således stamföräldrar till alla som har sitt ursprung utanför Afrika. Modellen är belagd genom genetiska studier. Den förklarar till exempel den stora genetiska likheten mellan jordens folk, med en lite större variation i Afrika. Den har också stöd av arkeologiska fynd som vittnar om de tidiga människornas vandring längs Asiens kustområden på väg mot Östasien och Australien.

Det här är en bild som betonar mänsklighetens enhet, och som innebär att vi alla utvecklades tillsammans under lång tid i Afrika, och sedan på relativt kort tid spreds över jorden.

Den står i kontrast till en äldre hypotes, den multiregionala utvecklingsmodellen, som ville se utvandringen från Afrika betydligt tidigare, och som lett till att människan utvecklats separat på de olika kontinenterna, med genetisk inblandning från andra människoarter – till exempel neandertalare i Europa och kanske Homo erectus i Asien.

Vårt nyfunna släktskap med neandertalarna öppnar en dörr mellan de två modellerna kan man säga.

Det faktum att alla folkslag utanför Afrika bär på neandertalgener visar en sak tydligt. Kontakten mellan de två grupperna av människor har skett utanför Afrika, men innan Homo sapiens hann sprida sig över Asien, och vidare till Australien och Europa.

Det finns arkeologiska spår som antyder var det här kan ha skett. Det område som blickarna vänts mot är trakterna kring Karmelberget i dagens Israel. Där finns de äldsta mänskliga boplatserna som har hittats utanför Afrika. I en grotta vid namn Qafzeh har det omväxlande, och kanske samtidigt bott neandertalare och människor av vår typ för minst 100 000 år sedan, kanske ännu tidigare.

Spåren upphör senare, troligen på grund av att klimatet blev sämre – det har var under istiden – och allmänt har man betraktat bosättningarna här som en första misslyckad utvandring ur Afrika. Kustslätterna i mellanöstern blev en återvändsgränd.

Men neandertalgenerna spred sig över världen. Hur? frågar sig därför många idag.

En förklaring kan vara att Qafzeh-människorna flyttade söderut, ut på den Arabiska halvön. Det finns arkeologiska spår som stämmer tidsmässigt med det scenariot. Där kan de ha beblandat sig med de människor som tog sig över sundet från Afrika, och som sedan blev upphov till de icke-afrikanska folken. Kanhända.

Inget utesluter att det kan ha skett andra genetiska inblandningar på andra ställen på jorden, kanske senare i Asien och Europa. En forskningsrapport från Universitetet i New Mexico som presenterades bara några veckor före neandertalgenomet tyder på det.

Människans förhistoria har blivit rörigare.

Generna som gör oss till dem vi är

Det finns olika metoder att jämföra genom med varandra. Svante Pääbos forskargrupp har använt två olika tekniker för att hitta viktiga genetiska olikheter mellan oss och neandertalarna.

En av de intressantaste iakttagelserna är kanske det faktum att man inte hittar några stora skillnader. Över hela genomet är vi identiska med varandra till 99,85 procent (se Lika men ändå olika).

Den första analysen visar att takten i den genetiska förändringen, alltså hur snabbt evolutionen går, inte har varit speciellt hög hos oss. Den har rullat på i samma takt ända sedan vi skildes från schimpanserna för över fem miljoner år sedan. Det ser alltså inte ut att ha funnits utrymme för någon explosiv utveckling av till exempel våra mentala förmågor sedan våra och neandertalarnas vägar skildes åt för några hundratusen år sedan.

Man har hittat ett dussintal gener som har förändrats under historien och som skiljer oss från våra neandertalkusiner.

Det handlar bland annat om en gen som kodar för ett protein som finns i svettkörtlar och i hårrötter. En annan gen där vi skiljer oss åt har att göra med hudens pigment. Ytterligare en annan styr tillverkningen av ett protein som medverkar i bygget av skelettet. Bara en av generna är på något sätt kopplad till hjärnan, på så sätt att det finns misstankar om att fel i den här genen hos människor kan bidra till vissa mentala störningar.

Men exakt vad förändringarna betyder är oklart.

Det är fortfarande en lång väg att gå innan vi kan se vad en genetisk mekanism har för effekt på hela organismen. Gener verkar i samarbete med andra gener i ett komplicerat växelspel.

Men många av de genetiska skillnader som upptäckts nu tycks inte vara helt annorlunda än de skillnader som finns mellan många av dagens etniska grupper. Det är små differenser i hudfärg, ämnesomsättning, hårväxt och kroppsbyggnad.

Hur det gick till

Om någon skulle klara uppgiften att dechiffrera 40 000 år gammalt dna så var det Svante Pääbo och hans team av experter. Han har etablerat sig som världens ledande forskare på området, och han har genom åren analyserat både egyptiska mumier och utdöda djur.

Arbetet med neandertalgener började redan 1997, då Pääbos forskargrupp presenterade en del av mitokondrie-dna från ”originalneandertalaren” – vars skelett hittades i Feldhof i Neanderdalen i Tyskland år 1856. Redan det betraktades som sensationellt, men tekniken går snabbt framåt. 2007 kom det kompletta mitokondrie-dna, och i samtidigt annonserade gruppen att de nu tog itu med den fullständiga genetiska kartläggningen av neandertalarna – ett arbete som skulle ta över tre år i anspråk.

Själva råmaterialet kommer från tre neandertalkvinnor vars kvarlevor har hittats i grottan Vindija i Kroatien, en av de viktigare platserna för neandertalfynd i Europa. Benen är mellan 38 000 och 44 000 år gamla.

Med hjälp av en steril tandläkarborr fick forskarna fram mindre än hundra gram pulvriserat ben, som sedan behandlades med minutiös noggrannhet för att undvika att det förorenades av modernt dna. Resultatet har hyllats som en teknisk triumf.

De få kritiska invändningar som hittills har hörts har kommit från forskare som påpekar att avläsningen fortfarande inte gäller hela det kompletta neandertalgenomet. Det finns stora olästa delar kvar. Dessutom kan det dölja sig fel och misstag som behöver korrigeras, eller korrekturläsas. Generna från grottan i Vindija har lästs 1,3 gånger. Det behöver med säkerhet kollas fler gånger för att alla fel ska upptäckas. Men det handlar om ett par miljarder baspar, eller bokstäver, i den genetiska koden, så arbetet tar sin tid.

Men de finns en annan varning för att ta resultatet som alltför definitivt; de neandertalmänniskor vars dna nu är avläst avslöjar att vi bär på spår av inblandning från dem, men de har inte kvar rester från oss, det vill säga det går inte att spåra gener från moderna människor hos de kroatiska neandertalarna som är minst 38 000 år gamla.

Men ungefär vid den här tiden kom de första Cro-Magnon människorna, alltså våra förfäder och förmödrar, till östra Europa. Under mer än 10 000 år levde sedan de och neandertalarna samtidigt på den europeiska kontinenten. Hur nära, det vet man inte. Men om det förekom sexuella relationer här också så är Vindija-benen för gamla för att visa det.

Lika men ändå olika

Genetisk likhet är ett relativt begrepp, eller snarare ett statistiskt, och siffrorna kan vara förvirrande.

Till att börja med kan man konstatera att vi har hela 98 procent av våra gener gemensamt med schimpanser. Det beror inte på blandäktenskap, utan på ett gemensamt arv sedan vi skildes som arter för sex miljoner år sedan.

Vi är av naturliga skäl ännu mer genetiskt lika neandertalarna. Vår senaste gemensamma föregångare på stamträdet levde för några hundratusen år sedan. Vi delar 99,85 procent av vårt dna med dem – det allra mesta med andra ord.

Om sedan vi moderna människor jämför oss med varandra så är vi till 99,9 procent genetiskt identiska med en slumpvis vald annan person på jorden.

Men samtidigt är vi mer eller mindre lika varandra. Jag är till 50 procent lik min mamma, eftersom jag har ärvt hälften av hennes gener. Hur går det ihop, om vi redan från början är lika till 99,9 procent?

Bland alla hennes små genetiska egenheter som ryms inom den tiondels procent där variationen finns (det innebär trots allt tre miljoner baspar på dna-spiralen), så bör jag ha ärvt hälften. Det betyder att jag statistiskt sett är 50 procent mer lik min mamma än någon slumpvis vald person.

Icke-afrikaner är alltså i genomsnitt lika neandertalare till mellan en och fyra procent enligt dna-analysen. Om man jämnar ut den variationen till medelvärdet 2,5 procent, så motsvarar det ett släktskap i rakt nedstigande led ungefär som från en mormors mormors mormor.

Det gäller alltså att skilja på procent och procent:

Om man till exempel i en förbättrad analys i framtiden skulle upptäcka att vi bara är till 97 procent identiska med en schimpans och inte 98, då ökar den skillnaden från två till tre procent. Då har vi på en gång blivit femtio procent mer olika, eftersom tre är femtio procent mer än två – trots att vi i grunden är till 97 procent lika.

Våldtäkter eller fredligt partnerbyte?

Det faktum att neandertalare och moderna människor fått barn med varandra har satt fantasin i rörelse hos många. Hur kan det ha gått till?

Tidigare analyser av mitokondrie-dna från neandertalare visade inte på någon blandning mellan grupperna. Mitokondrierna är cellernas små kraftverk. De har ett helt eget dna, skilt från den övriga stora arvsmassan, och kan användas för att utreda släktskap. Det speciella med mitokondrie-dna är att det bara ärvs på morssidan. En logisk tanke blir då att vårt neandertalarv måste komma från neandertalmän som fått barn med moderna kvinnor. Om det var tvärtom skulle det kvinnliga mitokondrie-dna av neandertaltyp fortfarande synas hos oss. Men det gör det alltså inte.

Men det går lika bra att tänka sig att de få spåren har försvunnit under de årtusenden som har gått, antingen genom så kallad genetisk drift, alltså ett slags slumpmässig utspädning av generna, eller genom naturligt urval.

Den manliga motsvarigheten till mitokondrie-dna är Y-kromosomen, eftersom den ärvs via faderslinjen. Kvinnor har ju bara X-kromosomer.

Men man har hittills inte heller hittat någon motsvarande neandertalsk Y-kromosom hos moderna män. Alltså finns inte heller några bevis för arv från den neandertalska farssidan. De här könsbundna spåren kan helt enkelt ha försvunnit.

Det går därmed inte att svara på den klassiska skvallerfrågan, den om vem som låg med vem.

Men själva mönstret i fördelningen av genetiskt material – att vi plockade upp ett neandertalarv som vi fortfarande bär på minst 50 000 år senare, medan de inte har några spår från oss – stämmer väl med andra kända förlopp av det här slaget hos såväl växter och djur som människor: När en växande population bildar hybrider med en annan mindre grupp, och sedan expanderar kraftigt i antal då uppstår samma mönster. Man säger att generna från den mindre populationen, alltså neandertalarna i det här fallet, surfar fram i den växande gruppen. De har surfat i vår arvsmassa ända fram till idag.

Men vad har de för effekt på oss? Hur mycket neandertal är vi? Som det ser ut nu - inget alls. Just det kan vara orsaken till att deras dna-sekvenser finns kvar i vår arvsmassa.

Det genetiska neandertalarvet är ett tydligt fingeravtryck i vårt dna, men inte mer. Inga dna-sekvenser av neandertaltyp förekommer hos samtliga moderna ättlingar. Alla bär vi på lite olika bitar. Ett tecken som tyder på att de består av passiva delar av arvsmassan som mest hänger med genom historien och inte slipats bort av det naturliga urvalet.