Die genetischen Ursprünge der ersten Farm der Welt

Antike DNA-Extraktion

Bild: Antike DNA-Extraktion im Mainzer Labor. Die Arbeit erfolgt unter sterilen Bedingungen, um eine Kontamination durch moderne DNA zu vermeiden.
Aussicht mehr

Bildnachweis: Joachim Burger / JGU

Die genetischen Ursprünge der ersten Ackerbauern in der Jungsteinzeit schienen lange im Nahen Osten zu liegen. Eine neue Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Zelle zeigt, dass die ersten Bauern tatsächlich eine Mischung aus eiszeitlichen Jäger-Sammler-Gruppen darstellten, die sich vom Nahen Osten bis nach Südosteuropa ausbreiteten. An der Studie waren Forschende der Universität Bern und des SIB Swiss Institute of Bioinformatics sowie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Universität Fribourg beteiligt. Die von ihnen entwickelte Methode könnte dazu beitragen, andere menschliche Evolutionsmuster mit unübertroffener Auflösung aufzudecken.

Die ersten Anzeichen von Landwirtschaft und einer sesshaften Lebensweise finden sich im sogenannten „Fruchtbaren Halbmond“, einer Region im Nahen Osten, in der Menschen vor etwa 11.000 Jahren begannen, sich niederzulassen und Tiere und Pflanzen zu domestizieren. Die Frage nach dem Ursprung von Landwirtschaft und Sesshaftigkeit beschäftigt Forscher seit über 100 Jahren: Hat sich die Landwirtschaft aus dem Nahen Osten durch kulturelle Diffusion oder durch Migration verbreitet? Genetische Analysen prähistorischer Skelette stützten bisher die Vorstellung, dass die ersten Bauern Europas von Jäger-Sammler-Populationen in Anatolien abstammen. Das mag durchaus der Fall sein, aber diese neue Studie zeigt, dass die neolithischen genetischen Ursprünge nicht eindeutig einer einzelnen Region zugeordnet werden können. Unerwartete und komplexe Bevölkerungsdynamiken traten am Ende der Eiszeit auf und führten zur genetischen Ausstattung der Vorfahren der Bevölkerung, die die Landwirtschaft und eine sesshafte Lebensweise erfand, dh die ersten neolithischen Bauern.

Aus einem Mischprozess, der vor 14.000 Jahren begann, gingen die ersten Bauern hervor

Frühere Analysen hatten nahegelegt, dass sich die ersten neolithischen Menschen genetisch von anderen menschlichen Gruppen aus dieser Zeit unterschieden. Über ihre Herkunft war wenig bekannt. Nina Marchi, eine der Erstautorinnen der Studie vom Institut für Ökologie und Evolution der Universität Bern und SIB, sagt: «Wir stellen nun fest, dass die ersten Bauern Anatoliens und Europas aus einer Bevölkerung hervorgingen, die sich mit Jägern und Sammlern aus Europa und den USA vermischte Naher Osten.” Nach Angaben der Autoren begann der Vermischungsprozess vor rund 14.000 Jahren, dem eine mehrere tausend Jahre dauernde Phase extremer genetischer Differenzierung folgte.

Ein neuartiger Ansatz zur Modellierung der Bevölkerungsgeschichte anhand prähistorischer Skelette

Diese Forschung wurde durch die Kombination zweier Techniken ermöglicht: die Produktion hochwertiger alter Genome aus prähistorischen Skeletten, gekoppelt mit demografischer Modellierung der resultierenden Daten. Das Forschungsteam hat dafür den Begriff „demogenomic modeling“ geprägt. „Damit die neuesten statistischen genomischen Methoden die subtilen demografischen Prozesse der letzten 30.000 Jahre hochauflösend rekonstruieren können, sind Genomdaten in bestmöglicher Qualität notwendig“, sagt Laurent Excoffier, einer der Seniorautoren der Studie. Laurent Excoffier ist Professor am Institut für Ökologie und Evolution der Universität Bern und Gruppenleiter am SIB. Er initiierte das Projekt gemeinsam mit Joachim Burger von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und Daniel Wegmann von der Universität Fribourg. Nina Marchi fügt hinzu: „Einfach nur die Ähnlichkeit verschiedener alter Genome zu vergleichen, reicht nicht aus, um zu verstehen, wie sie sich entwickelt haben. Wir mussten die tatsächliche Geschichte der untersuchten Populationen so genau wie möglich rekonstruieren. Dies ist nur mit komplexen populationsgenetischen Statistiken möglich.“

Interdisziplinarität ist der Schlüssel, um solche alten Rätsel zu lösen

Joachim Burger von der Universität Mainz und zweiter Seniorautor betont die Notwendigkeit der Interdisziplinarität: „Es hat fast zehn Jahre gedauert, die für eine solche Studie geeigneten Skelette zu sammeln und zu analysieren. Dies war nur durch die Zusammenarbeit mit zahlreichen Archäologen und Anthropologen möglich, die geholfen haben uns, unsere Modelle historisch zu verankern”. Die historische Kontextualisierung wurde von Maxime Brami koordiniert, der mit Burger an der Johannes Gutenberg-Universität zusammenarbeitet. Der junge Prähistoriker war von einigen Ergebnissen der Studie überrascht: „Die ersten Bauern Europas scheinen von Jäger-Sammler-Populationen abzustammen, die vom Nahen Osten bis zum Balkan lebten. Das war archäologisch nicht vorhersehbar.“

Auf dem Weg zu einem allgemeinen Modell der Evolution der menschlichen Bevölkerung

Erbdaten von Fossilien (Skeletten) sind stark geschädigt und müssen entsprechend bioinformatisch aufbereitet werden, wie Daniel Wegmann von der Universität Fribourg und Gruppenleiter am SIB erklärt: «Die hochauflösende Rekonstruktion der Urgeschichte der Europäer war nur möglich dank Methoden, die wir speziell entwickelt haben, um alte fossile Genome zu analysieren.” Joachim Burger ergänzt: „Mit diesen Ansätzen haben wir nicht nur die Ursprünge der weltweit ersten neolithischen Populationen aufgeklärt, sondern ein allgemeines Modell der Evolution menschlicher Populationen in Südwestasien und Europa aufgestellt.“

„Natürlich bleiben räumliche und zeitliche Lücken, und dies bedeutet nicht das Ende der Studien zur Evolution des Menschen in diesem Bereich“, schließt Laurent Excoffier. Somit steht der Forschungsplan des Teams bereits fest; sie wollen ihr demografisches Modell mit Genomen aus den späteren Phasen der Jungsteinzeit und der Bronzezeit ergänzen, um ein immer detaillierteres Bild der menschlichen Evolution zu liefern.

Universität Bern, Institut für Ökologie und Evolution, Labor für Computational and Molecular Population Genetics (CMPG).

Die Mitarbeiter des Labors für Computational and Molecular Population Genetics (CMPG) der Universität Bern verwenden molekulare Techniken, theoretische Entwicklungen und Computersimulationen, um die demografische Geschichte von Populationen und Arten aus genetischen Daten zu rekonstruieren und evolutionäre Szenarien zu untersuchen.

https://www.cmpg.iee.unibe.ch/index_eng.html

SIB Schweizerisches Institut für Bioinformatik

Das SIB Swiss Institute of Bioinformatics ist eine international anerkannte Non-Profit-Organisation, die sich der biologischen und biomedizinischen Datenwissenschaft verschrieben hat. Seine Datenwissenschaftler sind leidenschaftlich daran interessiert, Wissen zu schaffen und komplexe Fragen in vielen Bereichen zu lösen, von Biodiversität und Evolution bis hin zur Medizin.

www.sib.swiss

Paläogenetik-Gruppe an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Die Arbeitsgruppe Paläogenetik an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz in Deutschland erforscht die genetische Populationsgeschichte des Menschen und seiner Haustiere. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Jungsteinzeit, als Menschen vor etwa 7.000-12.000 Jahren im Nahen Osten, Anatolien und Europa sesshaft wurden.

https://palaeogenetics-mainz.de


Haftungsausschluss: AAAS und EurekAlert! sind nicht verantwortlich für die Richtigkeit der auf EurekAlert veröffentlichten Pressemitteilungen! durch beitragende Institutionen oder für die Verwendung von Informationen über das EurekAlert-System.

Leave a Comment

Your email address will not be published.