Neanderthalers zijn misschien 30.000 jaar geleden uitgestorven, maar ze leven nog steeds in ons voort. Sinds wetenschappers ontdekten dat Neanderthaler-DNA ongeveer 2 procent van de genomen van moderne mensen van Europees en Aziatisch erfgoed uitmaakt, hebben ze gespeculeerd over hoe die aanhoudende genen ons vandaag precies beïnvloeden. Nu hebben we ontdekt dat, hoewel de meeste mensen qua uiterlijk nauwelijks op Neanderthalers lijken, hun DNA nog steeds van invloed is op hoe onze genen tegenwoordig werken.
gerelateerde inhoud
- Wetenschappers duiken in Neanderthaler tandplak om te begrijpen hoe ze leefden en aten
- Neanderthalers gingen 30.000 jaar geleden uitgestorven, maar hun DNA zit nog steeds in het menselijk genoom
Mensen en Neanderthalers begonnen zich ongeveer 700.000 jaar geleden aan de evolutionaire boom te splitsen, maar bleven tot minstens 50.000 jaar geleden kruisen. Ondanks een genetische onverenigbaarheid die reproductie misschien moeilijk heeft gemaakt, zijn er genoeg hybride mens-Neanderthalers geboren om stukjes van hun DNA in het menselijke genoom te verankeren. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat de Neanderthaler DNA-sequenties en genen die bij moderne mensen worden gevonden, verband houden met depressie, vetmetabolisme en tal van andere eigenschappen en aandoeningen.
Het feit dat we een gen kunnen zien, betekent echter niet dat we weten hoe het werkt. Genen kunnen op verschillende sterkten worden uitgedrukt, en soms helemaal niet. Het komt allemaal neer op hoe dat DNA wordt gebruikt door het RNA in onze cellen, dat de instructies van DNA volgt om eiwitten te maken. Cellen kunnen verschillende genen "reguleren" door ervoor te kiezen ze te gebruiken, te negeren of te wijzigen om RNA te maken. Helaas is RNA, in tegenstelling tot relatief permanent DNA, onstabiel en wordt het daarom zelden aangetroffen in fossielen, waardoor het moeilijk is om te analyseren hoe de cellen van uitgestorven organismen hun DNA daadwerkelijk gebruikten.
In een studie die gisteren in het tijdschrift Cell werd gepubliceerd, hebben Rajiv McCoy en co-auteurs van de University of Washington het gebrek aan oude Neanderthaler-gegevens omzeild door in plaats daarvan in hun levende afstammelingen te kijken: de hybride mens van vandaag. "[We zijn van plan] genexpressie van moderne mensen te gebruiken om een idee te krijgen van hoe genenstroom van Neanderthalers menselijke genexpressie beïnvloedt, " zegt McCoy.
Met behulp van een dataset van de genomen van meer dan 400 overleden mensen, zochten de onderzoekers naar gevallen van heterozygote genen: genen die het resultaat zijn van een persoon die een menselijk gen van de ene ouder en een Neanderthaler gen van een andere erft. De dataset bevatte monsters van weefsels uit 52 verschillende delen van het lichaam, zegt McCoys, waarmee de onderzoekers konden vergelijken hoe menselijke en Neanderthaler genen in deze verschillende gebieden tot expressie werden gebracht door te vergelijken hoeveel van elk gen in RNA werd getranscribeerd.
Door deze individuen te analyseren met menselijke en Neanderthaler allelen, of genvariaties, vonden McCoy en zijn team verschillen in menselijke en Neanderthaler genexpressie in 25 procent van de gebieden die ze testten. Die verschillen hadden potentiële effecten in eigenschappen variërend van hoogte tot waarschijnlijkheid om lupus te krijgen. "Het omvat echt het hele spectrum van menselijke genen", zegt McCoy.
De onderzoekers konden ook vergelijken hoe sterk of zwak de menselijke en Neanderthaler genen tot expressie werden gebracht in verschillende lichaamsdelen.
Interessant is dat McCoy zegt dat ze ontdekten dat Neanderthaler-genen in de hersenen en testes van de geteste mensen zwakker werden uitgedrukt dan genen in andere gebieden. De reden hiervoor is waarschijnlijk ongelijke evolutie: terwijl mensen zich verder van Neanderthalers ontwikkelden, zegt McCoy, is het waarschijnlijk dat die lichaamsdelen sneller zijn geëvolueerd dan andere. Ze liepen dus verder af van de Neanderthaler genen en worden daar minder waarschijnlijk tot expressie gebracht door cellen.
Voor geneticus Tony Capra van de Vanderbilt-universiteit, die niet bij dit onderzoek betrokken was, kan de verminderde genexpressie in de testes een teken zijn van hoe mutaties van Neanderthalers de vruchtbaarheid van vroege mens-Neanderthaler hybriden zouden kunnen hebben verminderd. "Het illustreert verder dat het Neanderthaler-DNA dat nog in de moderne mens aanwezig is, het potentieel kan hebben om verschillende eigenschappen te beïnvloeden", zegt Capra, die heeft gewerkt aan het scannen van elektronische medische dossiers om te zoeken naar de effecten van het Neanderthaler-DNA op onze gezondheid.
"Dit is een zeer uitgebreide studie van de impact van Neanderthaler introgressie op genexpressie bij moderne mensen, " voegt Fernando Racimo toe, een onderzoeker bij het New York Genome Center die ook niet betrokken was bij de studie. Racimo zegt dat hij graag onderzoek zou willen zien naar andere gevallen van menselijke hybridisatie, met name oude Denovisans en Australische aboriginals, waarvan de genen voortleven in de inwoners van de Melanesische eilanden van Australië.
McCoy zegt dat het bestuderen van de genetische erfenis van Melanesische mensen op zijn verlanglijstje staat, maar dat zal moeten wachten tot RNA-monsters worden verzameld. "Ik loop weg van de gegevens van anderen", grapt hij.
De techniek die in deze studie wordt gebruikt, kan ook worden toegepast binnen de menselijke soort, voegt McCoy toe. Vergelijking van allele-expressie in verschillende delen van het lichaam en bij verschillende mensen kan wetenschappers helpen meer van de fijne kneepjes van genexpressie vast te stellen, zegt hij. Maar zelfs door alleen de rol van het Neanderthaler-DNA in onze genomen te onderzoeken, kunnen we nog steeds beter begrijpen hoe onze ongelijksoortige genen samenwerken om ons te maken.
