Lang verloren lid van de menselijke familie onthuld

3D geprinte reconstructie van een vrouwelijke Denisovan, Foto: Maayan Harel

Onderzoekers van de Hebreeuwse universiteit geven eerste glimp van hoe oude Denisovanen er misschien uitzagen, met behulp van DNA-methylatie gegevens.

Als je terug zou kunnen reizen in de tijd tot 100.000 jaar geleden, zou je leven tussen verschillende groepen mensen, waaronder moderne mensen (die anatomisch vergelijkbaar zijn met ons), Neanderthalers en Denisovans. We weten heel wat over Neanderthalers, dankzij tal van overblijfselen gevonden in Europa en Azië. Maar precies hoe onze Denisovan-familieleden eruit hadden gezien, was om een ​​eenvoudige reden door iemand geraden: de hele verzameling Denisovan-resten omvat drie tanden, een roze bot en een onderkaak.

Dr David Gokhman. Foto Hebreeuwse Universiteit

Nu, zoals gemeld in het wetenschappelijke tijdschrift Cell, heeft een team onder leiding van onderzoekers van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem (HUJI), professor Liran Carmel en Dr. David Gokhman (momenteel een postdoc in Stanford) reconstructies van deze lang verloren familieleden geproduceerd op basis van methylerings patronen (chemische veranderingen) in hun oude DNA.

“We verschaffen de eerste reconstructie van de skelet-anatomie van Denisovans”, zegt hoofdauteur Carmel van HUJI’s Institute of Life Sciences. “In veel opzichten leken Denisovans op Neanderthalers, maar in sommige eigenschappen leken ze op ons en in andere waren ze uniek.”

De overblijfselen van Denisovan werden voor het eerst ontdekt in 2008 en hebben sindsdien de onderzoekers van de menselijke evolutie gefascineerd. Ze woonden in Siberië en Oost-Azië en stierven ongeveer 50.000 jaar geleden uit. We weten nog niet waarom. Dat gezegd hebbende, tot 6% van de hedendaagse Melanesiërs en Aboriginal Australiërs bevatten Denisovan-DNA. Verder heeft Denisovan DNA waarschijnlijk bijgedragen aan het vermogen van moderne Tibetanen om op grote hoogten te leven en aan het vermogen van Inuits om vriestemperaturen te weerstaan.

Denisovan teenager. Fot Maayen Harel

In totaal identificeerden Carmel en zijn team 56 anatomische kenmerken waarin Denisovans verschillen van moderne mensen en / of Neanderthalers, waarvan 34 in de schedel. De schedel van Denisovan was bijvoorbeeld waarschijnlijk breder dan die van moderne mensen ‘of Neanderthalers’. Ze hadden waarschijnlijk ook een langere tandboog en geen kin. 

De onderzoekers kwamen tot deze conclusies na drie jaar intensief onderzoek naar DNA-methylatie kaarten. DNA-methylatie verwijst naar chemische modificaties die de activiteit van een gen beïnvloeden, maar niet de onderliggende DNA-sequentie. De onderzoekers vergeleken eerst DNA-methylatie patronen tussen de drie menselijke groepen om regio’s in het genoom te vinden die differentieel gemethyleerd waren. Vervolgens zochten ze naar bewijsmateriaal over wat die verschillen zouden kunnen betekenen voor anatomische kenmerken – gebaseerd op wat er bekend is over menselijke aandoeningen waarbij diezelfde genen hun functie verliezen.

“Door dit te doen, kregen we een voorspelling over welke skeletdelen worden beïnvloed door differentiële regulatie van elk gen en in welke richting dat skeletdeel zou veranderen – bijvoorbeeld een langer of korter dijbeen,” verklaarde Dr. Gokhman.

Om deze baanbrekende methode te testen, pasten de onderzoekers het toe op twee soorten waarvan de anatomie bekend is: de Neanderthaler en de chimpansee. Ze ontdekten dat ongeveer 85% van hun eigenschappenreconstructies nauwkeurig waren in het voorspellen welke eigenschappen uiteen liepen en in welke richting ze uiteen liepen. Vervolgens pasten ze deze methode toe op de Denisovan en konden ze het eerste gereconstrueerde anatomische profiel van de mysterieuze Denisovan produceren.

Wat de juistheid van hun Denisovan-profiel betreft, deelde Carmel mee: “Een van de meest opwindende momenten gebeurde een paar weken nadat we ons papier naar peer-review hadden gestuurd. Wetenschappers hadden een Denisovan kaakbeen ontdekt! We vergeleken dit bot snel met onze voorspellingen en ontdekten dat het perfect overeenkwam. Zonder het zelfs maar te plannen, ontvingen we een onafhankelijke bevestiging van ons vermogen om hele anatomische profielen te reconstrueren met behulp van DNA dat we uit een enkele vingertop haalden. ”

In hun Cell-paper voorspellen Carmel en zijn collega’s veel kenmerken van Denisovan die lijken op die van Neanderthalers, zoals een hellend voorhoofd, een lang gezicht en een groot bekken, en andere die uniek zijn onder mensen, bijvoorbeeld een grote tandboog en een zeer brede schedel. Werpen deze eigenschappen licht op de levensstijl van Denisovan? Kunnen ze uitleggen hoe Denisovans de extreme kou van Siberië hebben overleefd?

“Er is nog een lange weg te gaan om deze vragen te beantwoorden, maar onze studie werpt licht op hoe Denisovans zich aanpasten aan hun omgeving en benadrukt eigenschappen die uniek zijn voor moderne mensen en die ons scheiden van deze andere, nu uitgestorven, menselijke groepen,” Carmel gesloten.