Größtes Denisovan-Fossil lüftet Geheimnisse des Urmenschen

Wissenschaftler haben die bisher vollständigsten Überreste der mysteriösen Urmenschengruppe, die als Denisovaner bekannt sind, entdeckt. Der Kieferknochen, der hoch auf dem tibetischen Plateau entdeckt und auf mehr als 160.000 Jahre vor heute datiert wurde, ist auch das erste Denisovan-Exemplar, das außerhalb der sibirischen Höhle gefunden wurde, in der der Hominin vor einem Jahrzehnt entdeckt wurde – was den Verdacht bestätigt, dass die Denisovaner weiter verbreitet waren, als die Fossilienaufzeichnungen derzeit vermuten lassen.

Die Forschung markiert das erste Mal, dass ein Urmensch ausschließlich durch die Analyse von Proteinen identifiziert wurde. Da keine brauchbare DNA vorhanden war, untersuchten die Wissenschaftler Proteine in den Zähnen des Exemplars, was die Hoffnung weckt, dass mehr Fossilien identifiziert werden könnten, auch wenn keine DNA erhalten ist.

„Das ist eine fantastische Arbeit“, sagt Katerina Douka, eine Archäologin am Max-Planck-Institut für die Erforschung der Menschheitsgeschichte in Jena, die ein separates Projekt leitet, das darauf abzielt, Denisovan-Fossilien in Asien zu entdecken. „

Jagd auf Denisovaner

Bislang haben Wissenschaftler alles, was sie über Denisovaner gelernt haben, aus einer Handvoll Zähne und Knochenfragmente aus der Denisova-Höhle im russischen Altai-Gebirge gewonnen. Die DNA aus diesen Überresten zeigte, dass die Denisovaner eine Schwestergruppe der Neandertaler waren, die beide von einer Population abstammen, die sich vor etwa 550.00-765.000 Jahren vom modernen Menschen abspaltete. Und in der Denisova-Höhle scheinen sich die beiden Gruppen getroffen und gekreuzt zu haben: Ein im letzten Jahr beschriebenes Knochenfragment gehörte zu einem urmenschlichen Hybridindividuum, das einen Denisovan-Vater und eine Neandertaler-Mutter hatte.

Aber viele erwarteten, dass es nur eine Frage der Zeit war, bis Forscher auch anderswo Beweise für Denisovaner finden würden. Einige moderne Menschen in Asien und Ozeanien tragen Spuren von Denisovan-DNA, was die Möglichkeit aufwirft, dass der Hominin weit entfernt von Sibirien lebte. Und einige Forscher glauben, dass unklassifizierte Hominin-Fossilien aus China Denisovaner sein könnten.

Das jüngste Exemplar, das in Nature1 beschrieben wird, besteht aus einem halben Unterkiefer mit zwei vollständigen Zähnen. Ein Mönch fand es 1980 in der Baishiya Karsthöhle in China und gab es an die Lanzhou Universität weiter. Doch erst in den 2010er Jahren begannen die Archäologin Dongju Zhang und ihre Kollegen, den Knochen zu untersuchen.

Das Team stand vor einem Problem. Die Überreste aus der Denisova-Höhle waren alle identifiziert worden, weil sie noch etwas DNA enthielten, die mit Gensequenzen von anderen alten Menschen verglichen werden konnte. Aber im Kieferknochen war keine DNA mehr vorhanden.

Ersatzweise suchten die Wissenschaftler nach alten Proteinen, die in der Regel länger haltbar sind als DNA. Im Dentin der Zähne fanden sie Kollagenproteine, die sich für die Analyse eignen. Das Team verglich diese mit gleichwertigen Proteinen in Gruppen wie Denisovanern und Neandertalern und fand heraus, dass sie am ehesten mit Sequenzen von Denisovanern übereinstimmten.

Das Team war auch in der Lage, andere Informationen über das Individuum zusammenzufügen. Einer der Zähne befand sich beispielsweise noch im Durchbruch, was die Autoren zu der Vermutung veranlasste, dass der Kieferknochen zu einem Jugendlichen gehörte.

Vorangegangene Forschungen2 identifizierten Neandertaler-Überreste sowohl mit Hilfe von Proteinen als auch mit Hilfe von DNA – aber der Erfolg der neuesten Studie könnte dazu führen, dass man sich mehr darauf konzentriert, uralte Proteine aus Fossilien zu gewinnen, die keine DNA ergeben haben, sagt Chris Stringer, ein Paläoanthropologe am Natural History Museum in London. Die Methode könnte sich als besonders nützlich für ältere Proben oder solche aus Südostasien und anderen warmen Klimazonen erweisen, wo die DNA am schnellsten abbaut.

Aber das Feld befindet sich noch in den Anfängen, fügt Stringer hinzu, und die Analyse alter Proteine hat derzeit eine kleinere Stichprobe von frühen Homininen zum Vergleich als die DNA-Analyse. „Obwohl es sicherlich sehr naheliegend ist, dass es eine Verbindung zu den Denisovanern gibt, würde ich gerne größere Proben sehen, um das wirklich genauer zu bestimmen“, sagt er.

Douka stimmt zu: Für den Moment bleibt die alte DNA-Analyse der „Goldstandard“ für diese Art von Arbeit, sagt sie. Obwohl es kein genetisches Material im Kieferknochen gibt, fragt sich Douka, ob die Forscher noch DNA in der tibetischen Höhle finden könnten – vielleicht im Sediment.

Das Dach der Welt

Die Höhe der neuen Heimat des Denisovas – 3.280 Meter über dem Meeresspiegel – überraschte die Forscher und hilft, ein Rätsel über den genetischen Beitrag der Denisovaner zu den modernen Tibetern zu lösen (siehe „Denisovan hang-outs“). „Es ist erstaunlich, dass irgendwelche alten Menschen in dieser Höhe lebten“, sagt Stringer.

Einige Tibeter haben eine Variante eines Gens namens EPAS1, das die Menge des sauerstofftragenden Proteins Hämoglobin in ihrem Blut reduziert, was es ihnen ermöglicht, in großen Höhen mit niedrigem Sauerstoffgehalt zu leben. Forscher3 hatten gedacht, dass diese Anpassung von den Denisovanern stammt, aber dies war schwer mit der relativ geringen Höhe der Denisova-Höhle von 700 Metern zu vereinbaren. Die neueste Studie deutet darauf hin, dass die Denisovaner die Anpassung auf dem tibetischen Plateau entwickelt und an den Homo sapiens weitergegeben haben, als die Spezies vor etwa 30.000-40.000 Jahren eintraf, sagt Co-Autor Frido Welker, ein Molekularanthropologe an der Universität Kopenhagen. Wenn die Denisovaner in Asien an große Höhen angepasst waren, könnten ähnliche Fundorte mehr ihrer Überreste beherbergen.

Er verweist auf die Sel’Ungur-Höhle in Kirgisistan, etwa 2.000 Meter über dem Meeresspiegel, wo ein Armknochen eines Hominin-Kindes gefunden wurde, aber keine DNA ergab. „Jetzt frage ich mich – vielleicht ist dieses Exemplar auch ein Denisovaner und kein Neandertaler, wie wir normalerweise annehmen“, sagt Bence Viola, Paläoanthropologe an der Universität von Toronto in Kanada.

Fossilien neu bewerten

Und das Fossil wird die Wissenschaftler wahrscheinlich dazu bringen, die Klassifizierung anderer Überreste zu überdenken. „Wir können uns sozusagen durch den Fossilbericht arbeiten und mehr und mehr Exemplare mit den Denisovanern in Verbindung bringen“, sagt Viola.

Ein Kandidat ist ein Kieferknochen, der als Penghu 1 bekannt ist, der in einem Fischernetz in der Nähe von Taiwan gefangen wurde und viele Ähnlichkeiten mit dem jüngsten Unterkiefer aufweist. Welker und seine Kollegen stellen die Hypothese auf, dass es sich bei diesem Kiefer um einen Denisovaner handeln könnte – aber der ultimative Beweis wird von der DNA- oder Proteinanalyse kommen, sagt Welker.

Die Entnahme von Proben für Proteine oder DNA ist von Natur aus zerstörerisch, daher muss es eine gute Begründung dafür geben, fügt er hinzu. „Es ist keine Entscheidung, die man leichtfertig trifft.“