Generna berättar om neandertalarnas roll i människans utveckling

Vårt vetande om hur den moderna människan (Homo sapiens) utvecklades är fragmentariskt. Någorlunda säkert är att människan (Homo) och schimpansen (Pan) hade en gemensam anfader och att de skiljdes åt för mindre än 6,3 miljoner år sedan [1]. Denna slutsats drog Eric Lander och medarbetare efter en analys av genomen från moderna människor och schimpanser. Tidigare författare hade med hjälp av olika molekylära genetiska metoder placerat »skilsmässan« till för mellan 4 och 7 miljoner år sedan, och menat att människan och schimpansen skiljde sig från gorillan (Gorilla) omkring 2 miljoner år dessförinnan [2, 3]. Därefter finns det för en lång tidsperiod enbart skelettfynd att gå efter för att efterforska utvecklingen av människosläktet. Det bäst kända ofullständiga omkring 3,2 miljoner år gamla skelettet är Lucy som upptäcktes 1974 i Hadar i Etiopien av medarbetare till den franska geologen Maurice Taieb. Den karaktäriserades av låg kranievolym som hos stora apor men fötter att gå upprätt på, och kom så att höra till släktet Australopithecus, arten Au. afarensis. Den första Australopithecus upptäcktes emellertid redan 1924 då man fann ett kranium hörande till arten Au. africanus. Senare fann man fler ofullständiga skelett i grottor i södra Afrika och daterade dem till att vara 2-3 miljoner år gamla.

Man ansåg länge Au. africanus vara en direkt anfader eller anmoder till den moderna människan tills Lucy och Au. afarensis upptäcktes. Nyligen har en ny art, Au. sediba, från södra Afrika beskrivits av den amerikanska antropologen och arkeologen Lee Berger [4]. Den har daterats till att vara omkring 2 miljoner gammal och uppvisar en blandning av primitiva och moderna drag. Hur människans familjeträd kommer att påverkas är inte klarlagt. Kanske är det som paleoantropologen Carol Ward uttryckte det: »Kanske är det så att flera olika arter sprang omkring och experimenterade med att vara mänskliga på var sitt sätt« [4]. Eller att alla arter utom en ledde till blindspår (d v s dog ut). Det är oklart vilken art av Australopithecus som för omkring två miljoner år sedan utvecklades till Homo habilis, den första homininen, upptäckt av de brittiska arkeologerna Mary och Louis Leakey 1962-1964 i Olduvairavinen i Tanzania. Länge ansågs Au. afarensis (Lucy) vara urmodern men stridigheter, också med andra »vapen« än vetenskapliga argument, har uppstått om denna värdighet mellan Lucy-anhängarna och Berger, upptäckaren av Au. sediba [5]. Efter H. habilis kom den gracilare H. ergaster och den »mer mänskliga« H. erectus [6]. Senaste forskningsresultat tyder emellertid på att H. habilis har drag av Australopithecus och att H. erectus kunde vara den första äkta arten av släktet Homo [7]. Sedan följde en rad varianter av Homo men det är oklart vilken art som utvecklades till nästa art och vilka arter blev till blindspår. Vi har enbart fynd av ofullständiga skelett att gå efter.

Att »människans vagga« låg någonstans i Afrika är oomtvistat men för hur Homo spred sig till resten av Afrika och till Europa, Asien samt Oceanien fanns det länge två intensivt konkurrerande teorier: »ut ur Afrika« och »multiregional kontinuitet« [8]. Den förstnämnda teorin, som förespråkades av engelsmannen Chris Stringer (Natural History Museum i London), gick ut på att H. sapiens utvecklades som en art i Afrika, spred sig i den gamla världen och trängde undan de där levande arkaiska arter utan att para sig och därmed blanda gener med dem. Amerikanen Milford Wolpoff (University of Michigan) däremot hävdade att H. erectus spred sig från Afrika till den gamla världen och att populationer av Homo som en enda art inklusive arkaiska former utvecklades regionalt, varvid framgångsrika varianter spred sig till de andra regionerna. Parning mellan varianter ledde till genflöde och avkomma som plötsligt utvecklades till Homo sapiens. Båda teorierna är baserade på analyser och subjektiv tolkning av skelettdelars form. Den mer än tre decennier långa striden mellan Stringer och Wolpoff var bitter men har mildrats på den senaste tiden – herrarna har blivit äldre men båda har också fått delvis rätt av genetikerna, som under de senaste åren har utvecklat molekylärbiologiska metoder för att undersöka DNA från av arkeologer funna skelettdelar härstammande från neandertalare och senast denisovaner. Pionjärer har varit en grupp på Max Planck-institutet för evolutionär antropologi i Leipzig, avdelningen för genetik, ledd av den svenska biologen Svante Pääbo.

Forskningen tog ett stort steg framåt, när Leipziggruppen lyckades utveckla en metod för att vid sekvensering av arkeologiskt DNA sortera bort kontaminationer i form av DNA från bl a mikroorganismer och modernt DNA från laboratoriet [9, 10]. Sedan kunde man jämföra DNA från neandertalare med DNA från moderna människor [11]. Med denna teknik kunde man också fastställa att det fingerben och den tand som arkeologer år 2008 fann i Denisovagrottan i Altaibergen i Sibirien kom från en tidigare okänd hominin (en flicka som levde för över 50 000 år sedan) [12, 13]. Då man hade ytterst lite material från Denisova vidareutvecklade gruppen sina metoder så att man skiljde de två DNA strängarna och sekvenserade en sträng åt gången [14].

Analyser av DNA från cellkärnor har visat att arkaiska och moderna människor parade sig vid åtminstone två tillfällen. Inget tvivel råder att H. sapiens’ vagga ligger i Afrika som postulerat i »ut ur Afrika«-teorin, men låggradig blandning av gener motsäger i viss grad denna teori men styrker enbart svagt teorin om multiregional kontinuitet. Blandningen har sannolikt ägt rum i gränsområden mellan grupperna. Pääbo kallar fenomenet »leaky replacement« [8]. Analys av fullständiga genom från neandertalare visade att européer och asiater men inte afrikaner hade 1-4 procent av sitt DNA från neandertalare. Detta pekar på att parning ägde rum i Mellanöstern innan den moderna människan vandrade vidare till Europa och Asien. Senare analyserade Leipziggruppen genomet från en denisovan, vilket visade att denisovanerna var en distinkt grupp som hade 4-6 procent avsitt DNA gemensamt med melanesier, vilket tyder på att parning skett (kanske i närheten av Nys Guinea) efter att melanesierna lämnat Afrika. Någon gång under sin vandring måste de också ha stött på neandertalare och genom parning tagit upp DNA från dessa.

För mellan 500 000 och 800 000 år sedan skiljde sig de arter som skulle bli moderna människor och de som skulle bli neandertalare och denisovaner för att bli blindspår och försvinna [14]. Neandertalare och denisovaner skiljes i sin tur förmodligen åt för omkring 200 000 år sedan (data för neandertalares genom har ännu inte samma kvalitet som de för denisovaner). Detta tyder på att en gemensam population kan ha vandrat ut från Afrika och senare delats i två distinka populationer.

Intresset för neandertalarna (Homo neanderthalensis) är ganska stort – PubMed listar 61 publikationer i ämnet enbart under 2011. Första fyndet av skelettdelar gjordes redan år 1829 i grottor nära den vallonska byn Engis (i nuvarande Belgien) av läkaren Philippe-Charles Schmerling. De namngivande skelettfynden gjordes först 1856 i Feldhofgrottan i Neandertal, en dalgång nära Düsseldorf. Arbetare i ett kalkbrott fann skelettdelar, som de överlämnade till naturvetaren Johann Carl Fuhlrott, som tillsammans med anatomen Hermann Schaaffhausen undersökte fyndet. Sedan dess har arkeologer och paleoantropologer skrivit om ämnet med utgångspunkt från de klassiska arkeologiska och antropologiska metoderna, framför allt jämförande studier av kraniekapaciteten och olika skelettdelars form. Detta har ibland skett på ett ganska bräckligt fundament – ett exempel är en artikel i »Journal of human evolution« (en tidskrift med en Inpact Factor på 3,843 och därmed på plats 14 av 45 tidskrifter i kategorin »evolutionär biologi«) från en grupp evolutionsantropologer på Duke University (Durham, North Carolina, USA) [15]. Artikeln rapporterar om forskarnas försök att lösa gåtan om neandertalarnas försvinnande med hjälp av en enkel rättsmedicinsk metod, då de använde ett skadat revben från en neandertalare som »facit«, och några svinkadaver samt kopior av vid arkeologiska utgrävningar funna kast- och stötspjutspetsar. Utifrån skadorna på svinrevbenen drar forskarna slutsatsen att skadan tillfogats av en kastspjutspets och inte av en stötspjutspets. Neandertalarna använde stötspjut medan våra förfäder använde kastspjut. Härmed antyds att »vi« skulle ha slagit ihjäl neandertalarna [15], en teori som anammades av den seriösa populärpressen [16].

Den seriösa arkeologiska och antropologiska forskningen ger värdefulla upplysningar om vilken art skelettfynden stammar från och kan dessutom datera fynden genom sedimentlageranalys. Vid tillräckligt kompletta fynd kan man också analysera olika funktionella parametrar (exempelvis två- eller fyrbent gång).

Enligt »ut ur Afrika«-teorin spred sig de homininer som skulle bli moderna människor till resten av Afrika och till Europa, Asien samt Oceanien. Eftersom de då stötte på arkaiska människor måste dessa ha lämnat Afrika tidigare. Neandertalarna bredde ut sig i norra Medelhavsområdet, till södra England och ett stycke in i Asien (se kartan). För omkring 350 000 år sedan hade de nått till den Iberiska halvön [17]. Hur denisovanerna vandrade kan man inte utläsa från det enda fingerben och de två tänder som man har funnit. För omkring 90 000 år sedan hade den moderna människan på sin vandring nått östra Medelhavskusten (fossiler i Qafzehgrottan i Galiléen i nuvarande Israel) och för 40 000 år sedan hade Cro Magnonmänniskan etablerat sin kultur (fossilfynd i Abri de Cro-Magnon, en grotta mellan Loiredalen och Pyrenéerna i Frankrike). Neandertalarna synes ha dragit sig tillbaka och fanns till sist enbart på den Iberiska halvön. De yngsta fynden kommer från Gorham’s Cave i Gibraltar och har daterats vara omkring 28 000 år gamla [18]. Detta tyder på en drygt 10 000 år lång koexistens mellan neandertalare och moderna människor i södra Europa.

Men varför försvann neandertalarna efter att i uppemot 300 000 år ha haft en utbredning från England till i en bra bit in i södra Asien? Flera av teorierna fokuserar på klimatförändringar. För 30 000 år sedan var Weichsel-istiden (den senaste istiden) aktuell. Den började för 115 000 år sedan och nådde sitt maximum för 20 000 år sedan och slutade för 11 600 år sedan. Isen täckte Skandinavien och delar av norra Tyskland samt Alperna men lämnade västra Jylland fri från is.  Den globala temperaturen sjönk 6-8°C (beräknat på den ryska forskningsstationen Vostok från iskännor borrade från isen vid Sydpolen).  En rad växter och djur tog sin tillflykt till södra Europa under istiden och överlevde – varför skulle neandertalarna inte ha klarat sig? Der har under de 300 000 åren som neandertalarna funnits i Europa och Asien genomlevt minst en tidigare istid. Också andra klimatförändringar har föreslagits som orsak till deras försvinnande, liksom stridigheter inom populationer, sjukdomar orsakade av mikroorganismer och parasiter, anatomiska och funktionella handikap. Den enklaste förklaringen är kanske darwinistisk – »the survival of the fittest«, med hänsyn till att överleva tills barn föds, och ta hand om så många barn som möjligt tills de kan klara sig själva. 

Den gängse uppfattningen är att neandertalaren var kortväxt men kraftig. Ansiktet föreställdes ofta likna en korsning mellan en apa och en människa – också i museumrekonstruktioner. Från skelettfynden att döma var den manliga neandertalaren omkring 164 cm lång och vägde 78 kg medan de kvinnliga var 154 cm lång och vägde 66 kg. Kraniet var platt och längre än hos moderna människor och med en kraftig occipital protuberans. Kraniekavitetens volym var som den moderna om inte något större. Framför allt olika detaljer i kraniets form skiljer neandertalaren från den moderna människan – det finns även blandformer rapporterade. Hörntänderna saknade fåror. Också andra skelettdelar var karaktäristiska som långa nyckelben. Neandertalaren synes också ha haft bra läkkött att döma av läkta skelettskador framför allt kranium, revben och långa rörben – det ser man också från skelett utgrävda från medeltida kyrkogårdar. Vidareläsning finns bl a i Wikipedia [http://en.wikipedia.org/wiki/Neanderthal_anatomy].

Genetiska data kommer långsamt fram. Intressant är att neandertalarna har samma evolutionärt betingade modifikation i FOXP2 genen som vi. Denna gen anses vara av betydelse för utveckling av tal och språk [19]. Ännu vet vi ingenting om neandertalarens ögon- och hårfärg. Däremot vet vi att Denisovanflickan hade bruna ögon och brunt hår. Vi kan förvänta att mer intressanta informationer kommer fram med Leipziggruppens nya metod när neandertalsgenomet fått ytterligare precision.