Warum überlebte der Homo sapiens, der Neandertaler jedoch nicht? Neue Forschungen zeigen

Vor etwa einer halben Million Jahren spaltete sich der Homo sapiens von der Evolutionslinie ab, die zu Neandertalern und Denisova-Menschen führte. Gleichzeitig erfuhr unsere Spezies mehrere subtile Veränderungen in der Gehirnbiochemie. Diese Veränderungen beeinflussen die Stabilität und die genetische Expression des Enzyms Adenylosuccinatlyase (ADSL). Dieses Enzym ist an der Biosynthese von Purinen beteiligt – chemischen Verbindungen, die die Grundbausteine der Nukleotide bilden, aus denen DNA und RNA bestehen. ADSL-Mangel ist eine seltene und vererbte Stoffwechselstörung, die zu schweren neurologischen Störungen führt, darunter behandlungsresistente Epilepsie und geistige Behinderung. Die Ergebnisse der neuesten Studie wurden in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.

Dieses Gen beeinflusst das menschliche Verhalten

Ein internationales Wissenschaftlerteam des Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) in Japan und des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Göttingen hat herausgefunden, dass diese Veränderungen unser Verhalten maßgeblich beeinflussen könnten. Die Forscher untersuchten eine Version des Gens, die beim modernen Menschen häufig vorkommt, nicht jedoch beim Neandertaler oder Denisova-Menschen. Diese Veränderung scheint beim Homo sapiens nach seiner Abspaltung von der evolutionären Linie, aber vor seiner Auswanderung aus Afrika aufgetreten zu sein. Da Mutationen im ADSL-Gen zu Hirnfunktionsstörungen führen können, fragten sich die Forscher, ob Veränderungen in diesem Gen dem Homo sapiens möglicherweise einen kognitiven oder verhaltensbezogenen Vorteil verschafft haben.

„Ich bin überzeugt, dass es einen grundlegenden Unterschied zwischen dem modernen Menschen und anderen früheren Menschenformen gibt“, sagte Svante Pääbo vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie und einer der Autoren der Studie. „Neandertaler und Denisova-Menschen erreichten nie Populationen von mehr als ein paar Hunderttausend, ihre Technologie veränderte sich über Hunderttausende von Jahren kaum – und der moderne Mensch verbreitete sich in nur hunderttausend Jahren über den Planeten und entwickelte eine Technologie und Kultur, die sich so schnell veränderte“, fügte er hinzu.

Was steckt hinter dem evolutionären Erfolg des Homo sapiens?

In dieser aktuellen Studie untersuchten Wissenschaftler das ADSL-Enzym eingehend. Es besteht aus einer Kette von 484 Aminosäuren. Interessanterweise unterscheiden sich moderne und antike Varianten dieses Enzyms nur in einer Aminosäure. An Position 429 haben unsere Vorfahren Alanin, während der moderne Mensch Valin besitzt. Die Forscher beobachteten im Labor, dass die moderne Version des Gens die Stabilität des Enzyms veränderte. Als sie diese Version in Mäuse einführten, stellten sie fest, dass sie bei den Weibchen eine Verhaltensänderung hervorrief.

Während des Experiments gaben die Forscher Mäusen Wasser, nachdem sie einen visuellen oder akustischen Reiz präsentiert hatten. Mit der Zeit begannen sie, die Flüssigkeitsmenge zu reduzieren. Sie fanden heraus, dass weibliche Mäuse, denen das menschliche ADSL-Gen implantiert worden war, bei Durst deutlich effizienter und häufiger tranken als ihre Geschwister. Dies deutet darauf hin, dass eine reduzierte Aktivität Das Enzym ermöglichte es ihnen, besser um eine begrenzte Ressource zu konkurrieren.

„Es ist noch zu früh, diese Ergebnisse direkt auf den Menschen zu übertragen, da die neuronalen Schaltkreise von Mäusen anders sind“, sagte Dr. Xiang-Chun Ju, der Hauptautor der Studie. „Der Austausch könnte uns jedoch bei bestimmten Aufgaben einen evolutionären Vorteil gegenüber unseren Vorfahren verschafft haben“, fügte er hinzu.

Wissenschaftler haben auch andere genetische Veränderungen entdeckt, die beim Menschen häufig vorkommen und zu einer verringerten ADSL-Aktivität. Sie fanden auch Hinweise darauf, dass diese Veränderungen durch die Evolution begünstigt wurden, was darauf hindeutet, dass sie dem Homo sapiens einen Vorteil verschafften.

„Dieses Enzym hat zwei separate Selektionsrunden durchlaufen, die seine Aktivität reduziert haben – zunächst durch eine Veränderung der Stabilität des Proteins und dann durch eine Verringerung seiner Expression. Es besteht offensichtlich ein evolutionärer Druck, die Aktivität des Enzyms so weit zu senken, dass die von uns bei Mäusen beobachteten Effekte erzielt werden, während gleichzeitig seine Aktivität hoch genug gehalten wird, um einen ADSL-Mangel zu vermeiden“, erklärt der Co-Autor der Studie, Dr. Shin-Yu Lee.

Warum weibliche Mäuse einen Wettbewerbsvorteil zu erlangen scheinen, können Wissenschaftler derzeit nicht sagen. Weitere Forschung ist nötig, um die Rolle von ADSL bei Verhaltensänderungen zu verstehen.