Siden oppdagelsen i 1990 har La Sima de los Huesos, en underjordisk hule i Nord-Spanias Atapuerca-fjell, gitt mer enn 6000 fossiler fra 28 individuelle gamle menneskelige forfedre, noe som gjør det til Europas viktigste sted for studiet av gamle mennesker. Men til tross for mange års analyse, har den nøyaktige alderen og til og med arten disse individene tilhørte vært i tvil.
Nå har imidlertid en internasjonal gruppe forskere trukket ut og sekvensert DNA fra den fossiliserte lårbenet til en av disse individene for første gang. De resulterende dataene - som representerer det eldste genetiske materialet som noensinne er blitt sekvensert fra en hominin, eller eldgamle menneskelige stamfar - gir oss endelig en ide om alderen og avstamningen til disse mystiske individene, og det er ikke hva mange forskere forventet.
Det fossiliserte beinet som er testet, en lårben, er omtrent 400 000 år gammelt. Men den store overraskelsen er at selv om forskere tidligere hadde trodd at fossilene tilhørte neandertalere på grunn av deres anatomiske utseende, viser DNA-analysen faktisk at de er nærmere beslektet med Denisovans, en nylig oppdaget tredje avstamning av menneskelige aner som bare var kjent fra DNA isolert fra noen få fossiler som ble funnet i Sibir i 2010. Funnene, som ble publisert i dag i Nature, vil tvinge antropologer til å revurdere hvordan denisovanerne, neandertalerne og de direkte forfedrene til dagens mennesker passer sammen i et komplisert familietre.
Lårbenet som DNA ble ekstrahert for analyse. Foto av Javier Trueba, Madrid Scientific Films
Analysen ble muliggjort av nylige fremskritt i metoder for å gjenvinne gamle DNA-fragmenter utviklet ved Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology i Tyskland, som tidligere ble brukt til å analysere DNA fra en grotte med fossil som ble funnet i samme hule. "Dette hadde ikke vært mulig for bare to år siden, " sier Juan Luis Arsuaga, en paleontolog ved Universitetet i Madrid som ledet de første utgravningene av hulen og samarbeidet om den nye studien. "Og til og med gitt disse nye metodene, forventet vi fortsatt ikke at disse benene skulle bevare DNA, fordi de er så gamle - ti ganger eldre enn noen av de eldste neandertalerne som vi har tatt DNA fra."
Etter å ha trukket ut to gram knust bein fra lårbenet, isolerte en gruppe forskere ledet av Matthias Meyer mitokondrialt DNA (mtDNA), et basseng med genetisk materiale som er forskjellig fra DNAet i kromosomene som ligger i cellene våre. I stedet lever dette mtDNA i cellens mitokondrier - mikroskopiske organeller som er ansvarlige for cellulær respirasjon - og er mye kortere i lengde enn kjernefysisk DNA.
Det er en annen særeie av mtDNA som gjør det spesielt verdifullt som et middel til å studere evolusjonen til eldgamle mennesker: I motsetning til kjernefysisk DNA, som er en blanding av DNA fra begge foreldrene dine, kommer mtDNA utelukkende fra moren din, fordi det meste av en sædceller mitokondrier finnes i halen, som den kaster etter befruktning. Som et resultat er mtDNA nesten identisk fra generasjon til generasjon, og et begrenset antall forskjellige sekvenser av mtDNA (kalt haplogrupper) er blitt observert både i moderne mennesker og gamle menneskelige aner. I motsetning til anatomiske egenskaper og kjernefysisk DNA, som kan variere i en gruppe og gjøre det vanskelig å trygt skille hverandre fra hverandre, er mtDNA generelt konsistent, noe som gjør det lettere å knytte et bestemt eksemplar til en avstamning.
Det er grunnen til at når forskerne sammenlignet lårbenets mtDNA med tidligere sekvenserte prøver fra neandertalere, fra en Denisovan-fingerben og -tann som ble funnet i Sibir og fra mange forskjellige moderne mennesker, fant de det så overraskende at det lignet mer på Denisovanene. "Dette var virkelig uventet, " sier Arsuaga. "Vi måtte tenke veldig hardt for å komme med noen få scenarier som potensielt kan forklare dette."
Antropologer hadde allerede visst at alle tre avstamningene (mennesker, neandertalere og Denisovans) delte en felles stamfar, men det er langt fra tydelig hvordan alle tre gruppene passer sammen, og bildet er ytterligere tåkete av det faktum at det kan ha skjedd interavl mellom dem etter at de avvek. Når man sammenligner lårbenets mtDNA med Neandertaler, Denisovan og moderne menneskelige prøver, gjorde forskerne nyttig å estimere sin alder - basert på kjente forekomster av mtDNA-mutasjon, de tidligere etablerte aldrene for de andre prøvene og graden av forskjell mellom dem - noe som førte til 400 000-tallet.
For å forklare hvordan et neandertaler utseende individ kunne komme til å ha Denisovan mtDNA i løpet av denne tidsperioden, presenterer forskerne flere forskjellige hypotetiske scenarier. Det er for eksempel mulig at det aktuelle fossilet tilhører en avstamning som fungerte som forfedre til både neandertalere og Denisovans, eller mer sannsynlig, en som kom etter splittelsen mellom de to gruppene (estimert til å være rundt 1 million år siden) og var nært beslektet med sistnevnte, men ikke førstnevnte. Det er også en mulighet for at lårbenet tilhører en tredje, annen gruppe, og at dens likhetstrekk med Denisovan mtDNA forklares ved enten å avle med Denisovans eller eksistensen av nok en hominin-avstamning som avlet med både Denisovans og La Sima de los Huesos populasjonen og introduserte samme mtDNA for begge grupper.
Hvis dette høres ut som et komplisert familietre for deg, er du ikke alene. Denne analysen, sammen med tidligere arbeid, tilfører ytterligere mysterium til en allerede forundrende situasjon. Innledende tester på Denisovan fingerbenet som ble funnet i Sibir, fant for eksempel at det delte mtDNA med moderne mennesker som bodde i New Guinea, men ingen andre steder. I mellomtiden ble det tidligere antatt at neandertalerne hadde bosatt seg i Europa og Denisovans lenger øst, på den andre siden av Uralfjellene. Den nye analysen kompliserer den ideen.
Foreløpig mener forskerne at det mest sannsynlige scenariet (illustrert nedenfor) er lårbenet tilhører en avstamning som delte seg fra Denisovans en gang etter at de divergerte fra den felles stamfaren til både neandertalere og moderne mennesker. Men den mest spennende konklusjonen som kommer ut av dette arbeidet er at det beviser at genetisk materiale kan overleve i minst 400 000 år, og kan analyseres selv etter den mengden nedbrytning. Bevæpnet med denne kunnskapen og de nye teknikkene, kan antropologer nå forsøke å genetisk kartlegge mange andre gamle eksemplarer i håp om å bedre forstå slektstreet vårt.
Bilde via Nature / Meyer et. al.
