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Erste Version des Neandertaler-Genoms rekonstruiert

Am 12. Februar 2009 präsentierten deutsche und amerikanische Wissenschaftler auf der Jahresversammlung der AAAS (American Association for the Advancement of Science) eine vollständige Arbeitsversion des Neandertaler-Genoms. Die Forscher gehen davon aus, dass die Informationen ...

Am 12. Februar 2009 präsentierten deutsche und amerikanische Wissenschaftler auf der Jahresversammlung der AAAS (American Association for the Advancement of Science) eine vollständige Arbeitsversion des Neandertaler-Genoms. Die Forscher gehen davon aus, dass die Informationen zur Klärung der Beziehung zwischen den heutigen Menschen und den Neandertalern beitragen und Aufschluss über die genetischen Faktoren geben werden, die vor ungefähr 90.000 Jahren das rasche Abwandern der heutigen Menschen aus Afrika ermöglichten. Bevor die Neandertaler vor rund 29.000 Jahren ausstarben, bewohnten sie für Jahrtausende gemeinsam mit den heutigen Menschen Europa und Teile Asiens. Da DNA-Fragmente viele Jahrtausende überdauern können, war es den Wissenschaftlern seit 1997 möglich, die DNA aus Neandertalerfossilien zu untersuchen. Beim Vergleich von Teilen des Neandertaler-Genoms mit dem des modernen Menschen konnten die Wissenschaftler überraschende Ähnlichkeiten zwischen beiden feststellen und gelangten zu der Ansicht, dass der heutige Mensch und der Neandertaler möglicherweise einen gemeinsamen Vorfahren haben. Ein von Professor Svante Pääbo von der Max-Planck-Gesellschaft geleitetes Team setzte im Rahmen der aktuellen Studie neue Verfahren zur Sequenzierung von mehr als einer Milliarde DNA-Fragmenten aus drei in Kroatien gefundenen Neandertalerfossilien ein. Pääbo sequenzierte bereits 1997 erstmals mitochondriale DNA von Neandertalern. Die Forscher bewältigten mithilfe eines kommerziellen Unternehmens die Sequenzierung von mehr als 3 Milliarden Fragmenten der Neandertaler-DNA, die mehr als 60% des gesamten Neandertaler-Genoms darstellen. Die Technologie kam erstmals 2006 bei der Untersuchung von Neandertaler-DNA zum Einsatz. Seither ist das Verfahren beträchtlich verfeinert worden. Die Gruppe stellte unter Reinstraumbedingungen DNA-Sequenzier-Bibliotheken her, um sicherzustellen, dass die Experimente nicht mit menschlichen Erbgutteilen der Mitarbeiter kontaminiert werden. Darüber hinaus entwarf die Gruppe spezielle DNA-Erkennungssequenzen, eindeutige Anhängsel, die an die Moleküle der alten DNA gekoppelt werden. Diese Sequenzen ermöglichen es auch, die Kontamination mit anderen DNA-Quellen auszuschließen. Mithilfe radioaktiv markierter DNA konnten Schritte im Sequenzierablauf identifiziert werden, an denen ein Verlust an Material auftrat. Die Effizienz des Prozesses wurde dadurch wesentlich verbessert. Aufgrund der Effizienz des verbesserten Sequenzierungsverfahrens konnte die benötigte Menge des Fossilienmaterials drastisch reduziert werden. Insgesamt wurde weniger als ein halbes Gramm der kostbaren fossilen Knochen verbraucht. Ein Großteil der Sequenzen stammt von Neandertalerknochen-Proben aus der Vindija-Höhle in Kroatien. Es wurden ebenfalls mehrere Millionen Basenpaare von Neandertalern anderer Fundorte untersucht; so etwa Knochen aus El Sidron in Spanien und aus der Mezmaiskaya-Höhle im Kaukasus. Eine Probe des 1856 im Neandertal in Deutschland gefundenen 40.000 Jahre alten Skeletts wurde gleichsam beigesteuert. Dieser Fund diente einst dazu, die Neandertaler als Gruppe zu definieren. Die Wissenschaftler untersuchten Fehler in den alten DNA-Sequenzen und identifizierten jene, die sich auf im Laufe der Zeit auftretende Veränderungen in den fossilen Überresten zurückführen lassen. Sie konnten dann unterscheiden, welche der fossilen DNA-Fragmente zu den Neandertalern und welche zu Mikroorganismen gehören, die über die Jahre in die Knochen eingedrungen sind. Sobald dies geschafft war, kamen neuartige und hochempfindliche Computeralgorithmen zum Einsatz, um die Neandertaler-Erbgut-Fragmente einander zuzuordnen und sie mit dem menschlichen Genom zu vergleichen. Vorläufige Ergebnisse deuten allerdings darauf hin, dass Neandertaler, wenn überhaupt, nur einen sehr geringen Anteil zu der bei den heutigen Menschen gefundenen Varianz beigetragen haben. Ein internationales Konsortium von Forschern plant die Untersuchung vieler Gene, die für die neuere menschliche Entwicklung von besonderer Bedeutung sind, darunter FOXP2, das möglicherweise maßgeblich zu den Sprech- und Sprachfähigkeiten moderner Menschen beigetragen hat. Überdies werden auch Gene untersucht, die mit der Alterung und der Entwicklung des Gehirns assoziiert werden. Beim modernen Menschen finden sich Varianten dieser Gene, von denen angenommen wird, dass sie von den Neandertalern an uns vererbt wurden. Die Forscher hoffen, dass ein umfassender Vergleich dieses "ersten Entwurfs" des Neandertaler-Genoms mit den bereits zuvor sequenzierten Genomen des Menschen und des Schimpansen Aufschluss darüber geben wird, warum die heutigen Menschen erfolgreich abwandern konnten, während doch ihre Nachbarn ausstarben.

Länder

Deutschland, Vereinigte Staaten

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