Genetiker, die alte DNA studieren, entdecken ein Mädchen, dessen Eltern von zwei verschiedenen Spezies stammen

Die Chancen, einen Beweis dafür zu finden? Bestenfalls gering, so dachten die Experten. Dann stießen Forscher in einer Höhle in Sibirien auf ein winziges Knochenfragment. Zunächst war dem Team gar nicht klar, dass es von einem Hominin stammte - ein Begriff, der einfach nur "alle Arten, die als Menschen angesehen werden" bedeutet. Doch bald begann sich eine unglaubliche Geschichte zu entfalten.

Obwohl der Knochen jahrelang im Verborgenen schlummerte, wurde er schließlich von einer unerschrockenen Forscherin gefunden. Viviane Slon war auch mutig genug, um zu versuchen, DNA aus dem Artefakt zu extrahieren. Und was sie fand, hat die jahrzehntelange Forschung auf den Kopf gestellt. Jetzt haben wir einige aufregende neue Erkenntnisse darüber, wie sich die Menschen der Antike ihren Weg in der Welt bahnten. Aber warum war der Knochen so wichtig?

Nun, wir wissen, dass eine Reihe verschiedener Arten vor und sogar neben dem modernen Menschen auf der Erde lebten. Aber diese besondere Entdeckung war das erste Mal, dass ein direkter Hybrid ausgegraben wurde. Damit wurde Geschichte geschrieben und so ist es kein Wunder, dass die Forscher mit Freude auf diese Nachricht reagierten. 

Und hinter diesem Knochenfragment verbirgt sich eine unglaubliche Geschichte - eine Geschichte über die menschliche Rasse. Heute gehören alle Menschen zur selben Spezies, dem Homo sapiens, der vor etwa 200.000 bis 300.000 Jahren entstanden ist. Aber wie die Freunde der Vorgeschichte wissen, war das nicht immer der Fall.

Die frühesten bekannten Vorfahren des Menschen waren die Australopithecinen. Dabei handelte es sich um eine Reihe verschiedener Arten, die sowohl klettern als auch auf zwei Beinen gehen konnten. Forschungen zufolge tauchten diese entfernten Verwandten des Homo sapiens erstmals vor mehr als vier Millionen Jahren in Afrika auf. Und natürlich hätten sie ganz anders ausgesehen, als wir es heute tun.

Als nächstes, so glauben die Wissenschaftler, begannen sich die verschiedenen Homo-Arten herauszubilden. Zunächst entwickelten sie längere Beine, die besser zum Laufen und Gehen geeignet waren. Dann begannen ihre Gehirne zu wachsen. Und diese Anpassungen könnten ein Zeichen für eine Verhaltensänderung gewesen sein, denn diese frühen Menschen begannen zu jagen und sich mehr von Fleisch zu ernähren.

Dann, vor etwa 700.000 Jahren, tauchte die als Homo heidelbergensis bekannte Art in Afrika und Eurasien auf. Experten vermuten, dass diese Homininen in ihrem Aussehen dem modernen Menschen sehr viel ähnlicher waren und damit den Grundstein dafür legten, wie sich ihre Nachkommen entwickeln würden. Sie verhielten sich auch ganz anders als ihre Vorgänger.

Offenbar war der Homo heidelbergensis intelligenter als seine Vorgänger. Die Mitglieder benutzten beispielsweise fortschrittliche Werkzeuge und verfeinerten ihre Jagdtechniken. Manche glauben sogar, dass sich die Individuen zusammengetan haben, um größere Tiere zu erlegen, was auf einen gewissen sozialen Zusammenhalt hindeutet. Doch trotz der vielen Stärken des Homo heidelbergensis starb die Spezies dennoch aus.

Sie sollten aber wissen, dass der Homo heidelbergensis nicht spurlos von der Erde verschwunden ist. Das Gegenteil ist der Fall. Vor schätzungsweise 390.000 Jahren, im mittleren Pleistozän, spalteten sich von diesem gemeinsamen Vorfahren verschiedene Arten ab. Und aus diesen Abspaltungen ging schließlich der moderne Mensch hervor.

Die Geschichte der Menschheit ist natürlich eine reichhaltige und abwechslungsreiche Evolutionsgeschichte, in der viele Homininenarten im Laufe der Jahrtausende nebeneinander gelebt haben sollen. Und sie haben die Anwesenheit der anderen nicht nur toleriert. Seit Jahren wissen die Forscher, dass sich diese verschiedenen Gruppen von Frühmenschen bis zu einem gewissen Grad untereinander gekreuzt haben. Bis zu der deutschen Entdeckung konnte dies jedoch niemand mit Sicherheit beweisen.

Und ja, obwohl oft behauptet wird, dass sich Angehörige verschiedener Arten nicht erfolgreich kreuzen können, ist dies keineswegs eine gesicherte Tatsache. Michael Marshall von Forbes wies in einem Artikel aus dem Jahr 2018 darauf hin, dass ein Maultier, das von einem Esel und einem Pferd abstammt, immer unfruchtbar ist, während das Ergebnis anderer Paarungen zwischen verschiedenen Arten von Tier zu Tier variieren kann.

Offenbar hat das alles mit der DNA zu tun. Ein Maultier ist das Ergebnis der Paarung eines Pferdes, das 64 Chromosomen hat, mit einem Esel, der 62 hat. Der Nachkomme der beiden Tiere hat also 63 Chromosomen - eine ungerade Zahl. Und das hat natürlich Folgen. Da die Mechanismen der sexuellen Fortpflanzung erfordern, dass ein Ei und ein Spermium jeweils 50 Prozent der Chromosomen eines Tieres enthalten, bedeutet diese ungerade Zahl, dass das Tier einen "defekten" genetischen Code hat - einen, der es daran hindert, sich weiter fortzupflanzen.

Einige Primatenarten, wie Gorillas und Orang-Utans, haben jedoch die gleiche Anzahl von Chromosomen. Einige Forscher haben daher die Theorie aufgestellt, dass es für sie einfacher sein könnte, gesunde Nachkommen zu erzeugen. Es gibt sogar Hinweise darauf, dass sich Bonobos und Schimpansen im Laufe ihrer Geschichte an verschiedenen Stellen gekreuzt haben.

Interessanterweise könnte diese Theorie auch erklären, warum sich einige Großkatzen erfolgreich kreuzen können. Der vielgerühmte Liger kommt in der Natur eigentlich nie vor, da die natürlichen Lebensräume von Löwen und Tigern in der Regel zu weit voneinander entfernt sind, um sich zu paaren. Mehrere Zoos auf der ganzen Welt beherbergen jedoch Exemplare dieses großen Tieres, das als Erwachsener in der Regel größer ist als seine beiden Elterntiere. Liger können auch eigene Nachkommen zeugen.

Entscheidend ist auch, dass die frühen Menschen die gleiche Anzahl von Chromosomen hatten. Das bedeutete, dass sich die verschiedenen Arten miteinander kreuzen konnten. Experten gehen davon aus, dass sich der Homo sapiens mit dem Homo neandertaler zu paaren begann, kurz nachdem er aus Afrika eingewandert war und sich über die ganze Welt ausgebreitet hatte.

Deshalb haben die meisten modernen Menschen aus Asien und Europa etwa 2 Prozent Neandertaler-DNA. Vielleicht hast du das bei deinem eigenen Gentest festgestellt? Aber der Homo sapiens hat sich nicht nur mit dem Homo neandertaler gepaart. Offenbar paarten sich die Mitglieder dieser Spezies auch mit Menschen aus einem anderen Zweig des menschlichen Stammbaums. Sie sind bekannt als die Denisovaner.

Die Denisovaner sind eine relativ neue Entdeckung auf dem Gebiet der Evolutionsforschung. Erst im 21. Jahrhundert wurden eindeutige Beweise für ihre Existenz erbracht. Im Jahr 2010 gab ein Team von Wissenschaftlern, ebenfalls vom Max-Planck-Institut, die Ergebnisse ihrer jüngsten Forschung bekannt. Nach der Analyse eines Zahns und eines Fingerknochens, die im Altai-Gebirge in Sibirien gefunden wurden, hatten sie Beweise für eine neue Art von Frühmenschen gefunden.

Erfreut über ihren monumentalen Durchbruch nannten die Forscher die Spezies Denisova, zu Ehren der Höhle, in der die Exemplare gefunden wurden. Doch abgesehen von dem, was man aus der DNA interpretieren konnte, war wenig über diesen menschlichen Vorfahren bekannt. Dann, im Jahr 2012, stießen die Forscher an der gleichen Stelle in Sibirien auf ein weiteres kleines Knochenfragment.

Zunächst warfen die Forscher das unscheinbare Fragment in einen Topf mit den unzähligen Tierfossilien, die ebenfalls aus der Höhle geborgen wurden. Erst Jahre später, als Samantha Brown von der Universität Oxford einen genaueren Blick darauf warf, wurde seine wahre Natur enthüllt. Brown, die mit der Katalogisierung der Artefakte beauftragt war, analysierte die Proteine in diesem Knochen - und stellte fest, dass er von einem alten Menschen stammte.

Danach ging der Knochen an Slon, eine Paläogenetikerin, über. Und um mehr über diesen mysteriösen Homininen zu erfahren, begann auch sie, die in dem Fragment enthaltene DNA zu untersuchen. Doch am Ende fand sie mehr, als alle erwartet hatten.

Auf den ersten Blick schien der Knochen nichts besonders Bemerkenswertes zu sein. Er ist gerade einmal einen Zentimeter lang und stammt vermutlich von einem Mädchen im Teenageralter, das wahrscheinlich etwa 13 Jahre alt war. Man nimmt an, dass sie vor etwa 90.000 Jahren starb, als die Denisovaner diese kleine Ecke des Altai-Gebirges besiedelten.

Als Slon jedoch die DNA in den Mitochondrien des Knochens analysierte, erlebte sie eine große Überraschung. Wie jeder, der sich für Genetik interessiert, weiß, enthält diese Art von Zellstruktur Material, das ein Kind nur von seiner Mutter erbt. Und in diesem Fall deutete es darauf hin, dass der Teenager von einem weiblichen Neandertaler abstammte.

"Das war schon sehr aufregend", sagte Slon 2018 gegenüber National Geographic. "Es wurde nur noch aufregender, als wir uns die Kern-DNA ansahen." Unser Wissen über die Genetik sagt uns, dass dieses Material sowohl durch die männliche als auch durch die weibliche Linie weitergegeben wird, und es ermöglichte den Wissenschaftlern, mehr über den Vater dieses uralten Teenagers zu erfahren.

"Da wurde uns klar, dass mit diesem Knochen etwas nicht stimmte", so Slon weiter. In der Tat waren die Ergebnisse so schockierend, dass sie zunächst überzeugt war, einen Fehler gemacht zu haben. Hatte sie die Daten irgendwie verzerrt, ohne es zu merken? Oder war die Probe vielleicht im Labor verfälscht worden?

Schließlich erkannte Slon jedoch, dass es sich nicht um einen Irrtum handelte. Obwohl die Mutter des Teenagers Neandertaler-DNA hatte, war ihr Vater der Analyse zufolge ein Denisovaner gewesen. Und das war noch nicht alles. Bei der Analyse des Knochenfragments entdeckte der Paläogenetiker auch, dass die genetische Ausstattung des Mädchens insgesamt bemerkenswert vielfältig war.

Aber was bedeutet das für den Laien? Nun, es hat alles mit einem Konzept zu tun, das als Heterozygotie bekannt ist. Wenn Ihre Eltern eng miteinander verwandt waren - zum Beispiel Cousins und Cousinen zweiten Grades -, ist der Anteil der Heterozygotie in Ihren Genen relativ gering. Wären Sie hingegen das Ergebnis einer artenübergreifenden Kreuzung, wäre der Anteil der Heterozygotie enorm hoch. Macht das Sinn?

Und bei dem Knochen, der in der Denisova-Höhle gefunden wurde, handelte es sich definitiv um letzteres. Im Gespräch mit National Geographic erklärte der Computerbiologe Richard E. Green über die antike DNA: "Sie ist total heterozygot. Das ist wirklich das Entscheidende." Erstaunlicherweise hatte Slon einen der heiligen Grale der menschlichen Evolution entdeckt: ein Kind der ersten Generation, das aus einer Kreuzung zwischen verschiedenen Arten hervorgegangen ist.

"Wir wussten aus früheren Studien, dass Neandertaler und Denisovaner gelegentlich gemeinsame Kinder gehabt haben müssen", sagte Slon 2018 der Londoner Zeitung Evening Standard. "Aber ich hätte nie gedacht, dass wir so viel Glück haben würden, einen tatsächlichen Nachkommen der beiden Gruppen zu finden." Und an der Harvard University stimmte der Genetiker David Reich zu.

"Es ist erstaunlich, so etwas zu finden", sagte Reich zu National Geographic. "Es schien unwahrscheinlich, dass wir in der Lage sein würden, es auf frischer Tat zu ertappen - ein Individuum, das wirklich das Produkt einer Kreuzung der ersten Generation ist. Die Entdeckung war in der Tat so zufällig, dass sie die Frage aufgeworfen hat, wie häufig solche Kreuzungen wirklich sind.

"Es ist bemerkenswert, dass wir dieses Denisovan/Neandertaler-Kind unter der Handvoll alter Individuen finden, deren Genome sequenziert wurden", sagte Svante Pääbo vom Max-Planck-Institut dem Evening Standard. "Neandertaler und Denisovaner hatten vielleicht nicht viele Gelegenheiten, sich zu treffen. Aber wenn sie sich trafen, müssen sie sich häufig gepaart haben - viel häufiger, als wir bisher angenommen haben."

Obwohl es möglich ist, dass die Entdeckung nur ein Glücksfall war, ziehen die Forscher auch andere Erklärungen in Betracht. Eine davon ist, dass die beiden Homininenarten tatsächlich regelmäßig miteinander interagierten - und sich kreuzten. Sollte diese Theorie zutreffen, würde sie unser bisheriges Verständnis der antiken Welt auf den Kopf stellen.

Doch der Knochen des Teenagers, der den Namen Denny trägt, ist nicht der einzige Beweis, der diese Hypothese stützt. Bis 2018 hatten Wissenschaftler nur eine relativ kleine Anzahl von Urmenschen genetisch untersucht - 23, um genau zu sein. Doch selbst in dieser winzigen Stichprobe gab es mindestens zwei Exemplare, die Anzeichen für eine Kreuzung zwischen den Arten aufwiesen.

Nehmen wir zum Beispiel das als Oase 1 bekannte Individuum. Dieses Mitglied der Gattung Homo sapiens, das an seinem Unterkiefer zu erkennen ist, soll vor etwa 37.000 Jahren auf der Erde gelebt haben. Doch trotz ihres relativ jungen Platzes im menschlichen Stammbaum wurde festgestellt, dass sie Träger von Neandertaler-DNA sind.

Und wir sprechen hier auch nicht von einer sehr weit zurückliegenden Vergangenheit. Einem Bericht zufolge, der 2015 in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, lebten die Neandertaler-Vorfahren von Oase 1 möglicherweise nur vier bis sechs Generationen früher. Wenn es nur sporadisch zu Kreuzungen zwischen den Arten gekommen wäre, so Pääbos Schlussfolgerung, müssten Entdeckungen wie diese eigentlich selten sein.

Darüber hinaus fiel der Studie des Max-Planck-Instituts noch etwas anderes an Denny auf. Offenbar hatte der Vater des Teenagers auch Neandertaler-DNA in Kombination mit seinen Denisovan-Genen. Und das ist unglaublich aufschlussreich. Laut Pääbo "deutet das darauf hin, dass sich diese Gruppen, als sie sich trafen, ziemlich frei miteinander vermischt haben".

Bisher waren die meisten Forscher davon ausgegangen, dass es nur selten zu Interaktionen zwischen diesen verschiedenen Gruppen gekommen war. Wie also verändern diese neuesten Entwicklungen unser Bild von den Menschen der Antike und ihrer sich entwickelnden Gesellschaft? Im Gespräch mit National Geographic erklärte Reich: "[Es]...transformiert und verändert unser Verständnis der Welt qualitativ. Und das ist wirklich aufregend."

Natürlich könnte es auch andere Erklärungen dafür geben, warum ein Hybrid der ersten Generation bereits in einer so kleinen Stichprobe aufgetaucht ist. Green ist der Meinung, dass Höhlen wie die im Altai-Gebirge einfach beliebte Treffpunkte für Urmenschen gewesen sein könnten, was zu einer Verzerrung der Stichprobe führt. Oder, wie es der Spezialist in einem Interview mit National Geographic treffend formulierte: "Sie sind die Single-Bars des pleistozänen Eurasiens."

Aber war es einfach die Nähe, die die Denisovaner und die Neandertaler zur Kreuzung veranlasste? Oder war etwas anderes im Spiel? Nun, laut Katerina Harvati-Papatheodorou von der Universität Tübingen könnten solche artenübergreifenden Interaktionen ein wichtiger Bestandteil des Überlebens gewesen sein. Im Gespräch mit New Scientist erklärte die deutsche Wissenschaftlerin: "Menschengruppen waren sehr klein und anfällig für drastische Sterblichkeit."

Und je mehr Informationen auftauchen, desto mehr hoffen die Wissenschaftler, einige der Rätsel zu lösen, die die Erforscher der menschlichen Evolution schon lange beschäftigt haben. Sind die Denisovaner und Neandertaler schnell ausgestorben, als der Homo sapiens zu gedeihen begann? Oder wurden sie einfach in die vorherrschende Spezies assimiliert? In einem Interview mit New Scientist gab Joshua Akey von der Princeton University zu, dass Dennys DNA auf die zweite dieser Annahmen hindeutet, obwohl wir von einer endgültigen Antwort noch weit entfernt sind.