Waarom de Homo sapiens overleefde en de Neanderthalers niet? Nieuw onderzoek onthult

Ongeveer een half miljoen jaar geleden splitste Homo sapiens zich af van de evolutionaire lijn die leidde tot Neanderthalers en Denisovans. Tegelijkertijd onderging onze soort verschillende subtiele veranderingen in de biochemie van de hersenen. Deze veranderingen beïnvloeden de stabiliteit en genetische expressie van het enzym adenylosuccinaatlyase, oftewel ADSL. Dit enzym is betrokken bij de biosynthese van purines – chemische verbindingen die de basiscomponenten vormen van de nucleotiden waaruit DNA en RNA bestaan. ADSL-deficiëntie is een zeldzame en erfelijke stofwisselingsstoornis die leidt tot ernstige neurologische aandoeningen, waaronder therapieresistente epilepsie en verstandelijke beperkingen. De resultaten van de nieuwste studie zijn gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences.

Dit gen beïnvloedt het menselijk gedrag

Een internationaal team van wetenschappers van het Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) in Japan en het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie in Duitsland ontdekte dat deze veranderingen mogelijk een belangrijke rol spelen in ons gedrag. De onderzoekers onderzochten een versie van het gen dat veel voorkomt bij moderne mensen, maar niet bij Neanderthalers of Denisovans. Deze verandering lijkt bij Homo sapiens te hebben plaatsgevonden na hun afsplitsing van de evolutionaire lijn, maar vóór hun vertrek uit Afrika. Aangezien mutaties in het ADSL-gen hersenstoornissen kunnen veroorzaken, vroegen de onderzoekers zich af of veranderingen in dit gen Homo sapiens mogelijk een cognitief of gedragsvoordeel hebben opgeleverd.

"Ik ben ervan overtuigd dat er een fundamenteel verschil is tussen de moderne mens en andere eerdere vormen van de mens", aldus Svante Pääbo van het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie en een van de auteurs van de studie. "Neanderthalers en Denisovans bereikten nooit een populatiegrootte van meer dan een paar honderdduizend, hun technologie veranderde nauwelijks gedurende honderdduizenden jaren – en de moderne mens verspreidde zich in slechts honderdduizend jaar over de planeet en ontwikkelde een technologie en cultuur die enorm snel veranderden", voegde hij eraan toe.

Wat zit er achter het evolutionaire succes van homo sapiens?

In deze recente studie hebben wetenschappers het ADSL-enzym grondig onderzocht. Het bestaat uit een keten van 484 aminozuren. Interessant is dat moderne en oude varianten van dit enzym slechts één aminozuur van elkaar verschillen. Op positie 429 hadden onze voorouders alanine, terwijl moderne mensen valine hadden. De onderzoekers observeerden in het laboratorium dat de moderne versie van het gen de stabiliteit van het enzym veranderde. Toen ze deze versie in muizen introduceerden, ontdekten ze dat het een gedragsverandering bij de vrouwtjes veroorzaakte.

Tijdens het experiment gaven de onderzoekers muizen water na een visuele of auditieve stimulus. Na verloop van tijd begonnen de onderzoekers de hoeveelheid vocht te beperken. Ze ontdekten dat vrouwelijke muizen met het menselijke ADSL-gen significant efficiënter en vaker water dronken wanneer ze dorst hadden dan hun soortgenoten. Dit suggereert dat verminderde activiteit enzym zorgde ervoor dat ze beter konden concurreren om een beperkte hulpbron.

"Het is nog te vroeg om deze bevindingen direct op mensen toe te passen, omdat het neurale circuit van muizen anders is", aldus dr. Xiang-Chun Ju, hoofdauteur van de studie. "De vervanging kan ons echter bij bepaalde taken een evolutionair voordeel hebben opgeleverd ten opzichte van onze voorouders", voegde hij eraan toe.

Wetenschappers hebben ook andere genetische veranderingen ontdekt die veel voorkomen bij mensen en die een verminderde ADSL-activiteit. Ze vonden ook bewijs dat deze veranderingen door de evolutie werden bevorderd, wat suggereert dat ze Homo sapiens een voordeel gaven.

"Dit enzym heeft twee afzonderlijke selectierondes ondergaan die de activiteit ervan hebben verminderd – eerst door de stabiliteit van het eiwit te veranderen en vervolgens door de expressie ervan te verminderen. Het is duidelijk dat er evolutionaire druk bestaat om de activiteit van het enzym voldoende te verlagen om de effecten te bereiken die we bij muizen hebben waargenomen, en tegelijkertijd de activiteit hoog genoeg te houden om ADSL-deficiëntie te voorkomen", legt co-auteur van de studie Dr. Shin-Yu Lee uit.

Wetenschappers kunnen op dit moment nog niet zeggen waarom vrouwelijke muizen een concurrentievoordeel lijken te hebben. Verder onderzoek is nodig om de rol van ADSL bij gedragsverandering te begrijpen.