Vår utdöda släkting väcks till liv

I Asturias i norra Spanien upptäcktes år 2000 nio neandertalindivider, eller snarare ben från dem. De hittades i den redan kända grottan El Sidrón, där de låg begravda i en 6 kvadratmeter stor håla, väl skyddade från yttre påverkan. Ur studier av benen har det gått att få fram ny information både om hur neandertalare såg ut och litet om hur de levde, berättar Antonio Rosas, paleobiolog vid Museo Nacional de Ciencas Naturales, Madrid. Han och hans kolleger har funnit drygt 1500 benfragment, varav omkring 100 tänder, som undersöks grundligt. Ett fynd är att grottans invånare har använt tandpetare. Av tandemaljens slitning går det att avgöra från vilket håll de rengjorde sina tänder, och forskarna drar slutsatsen att de flesta var högerhänta. Tänderna visar också att de periodvis hade det riktigt knapert. Detta går att utläsa genom att det vid långsam tillväxt, så kallad hypoplasi, bildas små band på tänderna. Alla nio har svultit. – Det verkar som om just avvänjningen varit svår för dem, den period när man ska börja med riktig mat efter att ha blivit ammad, säger Antonio Rosas. ###Inte någon mordgåta Något som blev tydligt vid detaljstudier av benen var att de hade skador som inte kan ha åsamkats av vare sig rovdjur eller tidens tand. Det finns skåror som tyder på att köttet har karvats från benen med stenverktyg, och forskarna tror att det handlar om kannibalism. Det är svårt att med säkerhet säga vilka av individerna som är ätna eftersom fynden består av så många småbitar. På platsen finns också många små stenflagor från verktyg. – På samma ställe hittar vi alltså både kropparna och de verktyg som orsakat skadorna, säger Antonio Rosas. Men han tycker att det vore fel att i efterhand plantera mordtankar i neandertalarnas huvud: – Vi vet inte exakt vad som hände och framför allt inte varför. Det hände ju för 43?000 år sedan och kan inte jämföras med hur vi ser på kannibalism i dag. ###Nya genetiska fynd I grottan har forskarna använt en utgrävningsmetod som i så stor utsträckning som möjligt ska förhindra att neandertalbenen blir ”smittade” med modernt dna, eftersom det gör det svårt att analysera den forntida arvsmassan. Benen finns i ett litet rum, där som mest fyra personer kan arbeta samtidigt. När någon hittar ett hörn av ett lovande ben tar forskare klädda i mask, handskar och försedda med steriliserade verktyg över. Benet läggs sedan direkt i frysen. – Vi är väldigt stolta över vår metod som här används för första gången på en arkeologisk utgrävningsplats, säger Antonio Rosas. Glädjen var stor när det visade sig att benen innehöll mycket dna. Vid närmare undersökning stod det dock klart att merparten av detta härrör från olika mikroorganismer som levt på benen. Men det har gått att få fram genetiska ledtrådar till hur neandertalarna såg ut. I november 2007 kunde den spanska forskargruppen rapportera i tidskriften Science att de funnit att vissa neandertalare hade en förändrad variant av en pigmenteringsgen, melanokortinreceptor 1. Varianten ger ljus hud, rött hår och fräknar. Det tyder på att neandertalare, precis som moderna människor, kunde variera i hud- och hårfärg. Det har också gått att fastställa deras blodgrupp. Moderna människor har någon av blodgrupperna A, B, AB och O, där O är vanligast sett till hela världen. I december förra året kunde forskarna konstatera att blodgrupp O även var vanlig bland neandertalare. Troligen finns fördelar med detta, som att den på något vis ger bättre immunsvar och skyddar mot sjukdomar. Exempelvis har den föreslagits ge ett visst skydd mot malaria. ###Chans att väcka en utdöd art Det finns något djupt fascinerande i att studera generna från neandertalare som ett led i att förstå oss själva. Under ledning av den svenska genetikern Svante Pääbo arbetar en forskargrupp vid Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie i Leipzig med just detta, och målet är att ta fram hela arvsmassan – genomet – från Homo neanderthalensis. Det ger forskarna chansen att mer exakt se när de små skillnader uppstått som har gjort oss till Homo sapiens. Svante Pääbo är pionjär. Redan som doktorand började han ta fram och studera dna från mumier, och han har sedan dess analyserat dna från utdöda djur som grottbjörn och mammut. Sedan 1996 arbetar han med neandertalare. När projektet inleddes visade sig de bästa benen, alltså de med högst halt av neandertal-dna, komma från en gammal fyndplats i Kroatien. Utgrävningen i Vindijagrottan avslutades på 1980-talet och benen som hittades där är 38000 år gamla. I kartläggningsarbetet har forskarna främst nyttjat tre ben härifrån. Men Svante Pääbos grupp samarbetar i olika dna-projekt även med Antonio Rosas och med ryska forskare som analyserat 60000-åriga neandertallämningar från Kaukasus. ###Med tiden skadas gammalt dna Tekniken som används för att ta fram dna ur gammalt material baseras på den Nobelprisbelönade kopieringsmetod som kallas PCR, polymerase chain reaction. Från en ytterst liten mängd dna går det att med metoden tillverka otaliga kopior. Att få fram dna-sekvenser ur forntida material är en stor teknisk utmaning eftersom arvsmassan i de 38000 år gamla kroatiska benen är mycket söndertrasad. Arvsmassan byggs upp av kvävebaser, och de fragment som går att avläsa är i genomsnitt bara 55 baser långa. Det kan jämföras med hela arvsmassan som består av en följd av cirka 3,2 miljarder baser. I ett första steg mot att kartlägga hela arvsmassan undersöktes så kallat mitokondrie-dna, den arvsmassa som finns separat i cellens energifabriker. Det kan finnas uppåt 1?000 mitokondrier i en enda cell, vilket gör att det finns gott om sådant dna jämfört med kärn-dna, som bara finns i en enda kopia. År 2007 kunde forskarna i tidskriften Cell rapportera att de lyckats ta fram ett helt mitokondrie-dna, sammanlagt 16000 baser. Med tiden förvrängs också en del av arvsmassans bokstäver, eftersom syret i luften gör att basen cytosin (som normalt läses C) omvandlas och här i stället läses som ett T. Så mycket som 70 procent av allt cytosin i en dna-sträcka kan förändras på detta vis. Denna förskjutning måste forskarna beräkna och kompensera för. ###Knep för att slippa villospår När det handlar om att analysera arvsmassan från en neandertalmänniska tillkommer ytterligare den komplikation som nämnts tidigare, risken att ”smitta” provet med modernt människo-dna. Biokemisten Johannes Krause, som leder sekvensarbetet, berättar att de inledningsvis skickade sitt mödosamt framtagna material till en firma som skulle ta fram sekvensen. Där insåg laboranterna inte riskerna med kontaminering. – Här hade vi ansträngt oss och arbetat under helt rena förhållanden och så sätter de våra prover på labbbänken – bredvid James Watsons dna! säger Johannes Krause. Men problemet går att komma runt genom att använda en unik signatur. Som en del i deras speciella sekvensmetod ingår att varje nybildad dna-sträng ska börja med de fyra baserna i en viss ordning – TCAG – för att kalibrera apparaterna. Johannes Krause utarbetade ett system som gick ut på att forskarna i sitt sterila laboratorium märker alla nybildade sekvenser med en annan sekvens, TGAC. Då vet de att de dna-strängar som har denna inledning har tillverkats hos dem. Deras sekvenser är nu till 99,5 procent rena. Eftersom dessutom de tre ben som undersöks är från neandertalkvinnor, finns det dessutom ytterligare ett sätt att se smitta, nämligen om det finns Y-kromosom-dna med. Om denna unikt manliga sekvens återfinns i materialet så är det en tydlig fingervisning om att något inte står rätt till. ###De kunde inte dricka mjölk Frågor som genomprojektet kan svara på är vad som har skett under de drygt 350000 år som gått sedan den senaste gemensamma anfadern till neandertalare och moderna människor levde – vilka skillnader gör våra arter mänskliga jämfört med schimpanser? Och kan små förändringar som bara moderna människor har möjligen ligga bakom att vi är ensamma kvar? Arvsmassan ger inte hela svaret men innehåller ledtrådar. En skillnad gäller förmågan att kunna dricka mjölk även efter avvänjningen. Genen för enzymet laktas, som bryter ner mjölksocker (laktos), är normalt avstängd hos vuxna. Men i norra Europa kan mer än 80 procent av alla vuxna dricka mjölk, en anpassning som tycks ha spritt sig mycket snabbt sedan förändringen skedde för mindre än 8000 år sedan. Denna genetiska variant sågs inte hos de undersökta neandertalarna, något som inte är så underligt. För att utsträckt mjölkdrickande ska vara en fördel måste det finnas tillgång till mjölk, och för människors del handlade det om att vi i samma veva började hålla boskap. På kromosom 8 finns en gen kallad mikrocefalin 1. Namnet kommer sig av att den som har en skadad gen får en mindre hjärna. Det finns två varianter av den friska genen – en som i dag är vanlig i Afrika och en som är mer vanlig utanför Afrika. Man har trott att neandertalarna bar på den senare som också ger upphov till litet större hjärna. Det visade sig dock att neandertalarna hade den genversion som är vanlig i Afrika. En annan gen som forskarna har undersökt är en speciell liten bit på kromosom 17. Den kan vara vänd åt olika håll, och den så kallade icke-inverterade varianten är vanligast i världen i dag. I Sverige och på Island bär dock ungefär 30 procent på den andra varianten, den inverterade, och den kopplas till en något ökad fertilitet. – Det skulle ju vara den perfekta storyn om den kom från neandertalarna, säger Johannes Krause. Men så var det inte, såg forskarna. Hos de neandertalindivider som de studerat hade alla den andra varianten, den som också är vanligast i Afrika och Asien. – Det visar vilken styrka det finns när vi väl får fram hela genomet. Det har spekulerats en massa om när och hur skillnader har uppstått, men med arvsmassan kartlagd blir det bara att titta efter och förkasta de hypoteser som inte stämmer, säger han. Hittills har Pääbogruppen lyckats få fram drygt 5 miljarder baser, och ungefär 80 procent av genomet är avläst. Men det finns luckor. – Det är som att plocka kulor ur en påse – vissa färger får man fram flera gånger och andra inte alls, säger Johannes Krause. Den första versionen av kartläggningen väntas blir klar i år. Därefter vill forskarna göra en noggrannare analys där hela arvsmassan avläses 15 gånger, något som kan ta ytterligare något år eller två. ###Den gäckande språkgenen För två år sedan kunde Svante Pääbo och den spanska gruppen berätta att människor och neandertalare delar samma variant av genen FOXP2, som litet slarvigt kallas språkgenen. Den ligger på kromosom 7, och personer som har en skadad genkopia kan varken formulera ord, använda grammatik eller förstå talat språk. Genen är mycket välbevarad hos däggdjur. Mellan oss och våra i dag närmaste levande släktingar schimpanserna (med vilka vi delar 98,7 procent av arvsmassan) skiljer två aminosyror i FOXP2. Det visar sig nu att människor och neandertalare har exakt samma två aminosyrors skillnad jämfört med schimpanser. Det innebär att skillnaden måste uppstått innan vi och neandertalarna vek av åt var sitt håll från vårt gemensamma stamträd. Men vad gör då denna speciella variant av FOXP2-genen som vi och neandertalare delar? Ett sätt att få veta det är att testa på möss. Molekylärbiologen Wolfgang Enard försåg möss med denna FOXP2-variant och jämförde dem sedan med vanliga möss. I två generationer har de sedan undersökts på alla upptänkliga vis. Forskarna har studerat deras inre organ, lungfunktion, antalet immunceller och även mössens beteende. I mössens hjärna upptäcktes en skillnad som har att göra med hur en speciell del av hjärnbarken fungerar. När forskarna gav elektriska impulser till nervceller i denna del av hjärnan reagerade cellerna snabbare än hos vanliga möss och minskade sin signalering, en effekt som kallas LTD, long term depression. Förändringen påverkar halten av signalämnet dopamin, och det verkar som om vissa nätverk av nervceller har finjusterats. Hos människor med en skadad kopia av FOXP2-genen syns förändringar i samma del av hjärnan. Vid språktest uppvisar dessa personer lägre aktivitet här, och de har även rent fysiologiskt mindre mängd grå substans. ###Nytt lågfrekvent pipande Mössen uppvisar också två beteendeskillnader jämfört med vanliga möss: de är litet fegare när de ska undersöka en ny bur, och de låter faktiskt annorlunda. Under sina första två veckor piper övergivna musungar efter modern i ultraljud. Dessa ljud visade sig hos de modifierade mössen vara av lägre frekvens än hos vanliga möss. – Det är fascinerande att de förändrade nervcellskopplingarna också påverkar hur musungarna låter! Exakt vad det betyder är däremot oklart. Vi vet för lite om hur ljuden uppstår och hur de förhåller sig till mänskligt tal, säger Wolfgang Enard, som betonar att förmågan till tal och språk är komplex. – I människans utveckling skedde något som gjorde att vi kan tala, medan de före oss inte kunde det. Och det handlar inte bara om en enstaka genetisk förändring. Men när vi vet mer kan vi kanske förse möss med både FOXP2 och någon annan förändring som genen behöver samverka med. Kunde då neandertalare tala? – Vi har ingen aning om huruvida de talade eller inte. Vad de genmodifierade mössen gör är att de berättar om vilka delar av hjärnan som är inblandade, säger Wolfgang Enard. Precis som det har gått att testa FOXP2, går det att på möss undersöka andra geners funktion. Om nu forskarna i genomprojektets kölvatten hittar en neandertalgen som är mycket olik motsvarande gen hos människan, går det alltså att studera vad skillnaden faktiskt innebär. – Ju mer vi lär oss om hur en gen är sammanlänkad med ett visst utseende eller beteende, desto mer lär vi oss om skillnaderna mellan oss och neandertalarna. ###Vi levde nära varandra Men en stor fråga återstår att besvara. Richard E. Green, som analyserar genomprojektets sekvenser, berättar att det finns andra fynd som tyder på att det i nuvarande Europa och Mellanöstern samtidigt fanns moderna människor, neandertalare och även den äldre Homo erectus. Vad gjorde att bara vi finns kvar? Han drar parallellen till i dag. – Nu är vi en av de stora primaterna tillsammans med schimpanser, orangutanger och gorillor. Men med tanke på hur vi beter oss kan man gott tänka sig att vi om tusen år är ensamma igen, säger Richard E. Green. Johannes Krause säger att neandertalarnas arvsmassa uppvisar en låg grad av variation, något som tyder på att de periodvis varit mycket få. Orsakerna är inte kända, men exempelvis förekom det flera nedisningar under denna period. Hittills har forskarna hittat 20 olika mitokondrievarianter hos neandertalare. Ingen av dessa finns hos moderna människor, något som tyder på att de inte har lämnat avtryck i vår arvsmassa. Enligt Wolfgang Enard finns två scenarier för hur neandertalarna kan ha försvunnit. I det ena tävlade människor med dem om samma ekologiska nisch, åtminstone i Europa. När vi genomgick några genetiska förändringar gjorde dessa att vi kunde ta över. – Det andra och minst lika troliga scenariot är att neandertalarna var precis lika väl anpassade som vi var men att slumpen avgjorde. Det skulle innebära att vi inte på något vis var överlägsna dem utan det bara råkade bli så. Arter dör ut, det händer hela tiden, säger han. När Svante Pääbo på det amerikanska vetenskapssällskapets möte, AAAS, får frågan om inte vi människor är lite mer sofistikerade än vad neandertalarna var är han inne på samma linje. – Bara för att vi överlevde betyder ju inte det att vi är bättre, svarar han. Wolfgang Enard tycker att det är intressant att många människor är ivriga att exakt definiera de genetiska gränserna mellan oss och andra djur. Kanske har det med tidsandan att göra. – Tidigare gjorde Gud oss speciella, i dag är det våra gener som gör det.