Frontiers for Young Minds

Einführung

Wenn Sie einen Löwen mit einem Tiger überqueren, erhalten Sie einen Liger. Diese großen Tiere sind im Allgemeinen steril, was bedeutet, dass sie keine Nachkommen haben können. Lange Zeit dachten Wissenschaftler, dass Nachkommen von Kreuzungen zwischen verschiedenen Arten—Hybriden genannt—immer steril waren. Weitere Untersuchungen ergaben jedoch, dass einige Hybriden ihre eigenen Nachkommen haben können. Im Jahr 1943 zum Beispiel hatte ein Liger Jungen mit einem Löwen im deutschen Hellabrunner Zoo., Wenn sich Hybriden mit einer ihrer Elternarten wie dem Liger und dem Löwen in Deutschland vermischen, kann DNA von einer Art in die andere fließen. Dieser Prozess wird als Introgression bezeichnet .

Die Introgression erklärt, wie Menschen Neandertaler-DNA erhalten haben. Lange Zeit lebten Menschen nur auf den afrikanischen Savannen. Vor etwa 45.000 Jahren verließen sie Afrika und wanderten nach Europa aus, wo sie mit einer anderen menschenähnlichen Art in Kontakt kamen-den Neandertalern (Homo neanderthalensis). Die Neandertaler sahen nicht sehr anders aus als Menschen., Sie waren etwas stabiler, hatten längere Arme und hatten einen auffälligen Stirngrat über ihren Augen (Abbildung 1A). Manche Menschen hatten Kinder mit diesen Neandertalern. Als diese Kinder aufwuchsen, hatten sie eigene Kinder. Und so weiter. Die Vermischung dieser beiden menschlichen Spezies führte zu einer Introgression, dem Austausch von DNA. Da Menschen und Neandertaler nur Kinder außerhalb Afrikas hatten, werden Sie bei den heutigen Afrikanern keine Neandertaler-DNA finden. Im Rest der Welt haben die Menschen jedoch etwa 3% Neandertaler-DNA.,

Mischen von Farben

Aber warum haben die meisten Menschen nur etwa 3% Neandertaler-DNA? Die DNA der ersten Mensch-Neandertaler-Hybriden bestand zu 50% aus Menschen und zu 50% aus Neandertalern. Wenn diese Hybriden Kinder mit einem Menschen hätten, würde der Prozentsatz der Neandertaler-DNA auf etwa 25% sinken. In der nächsten Generation würde sich der Anteil wieder halbieren. Irgendwann sind die Neandertaler ausgestorben. Wir wissen immer noch nicht genau, warum. Die Folge dieses Aussterbeereignisses war, dass Menschen nur Kinder mit anderen Menschen haben konnten., Dem menschlichen Genom konnte keine neue Neandertaler-DNA hinzugefügt werden, und der Prozentsatz der Neandertaler-DNA verringerte sich auf die 3%, die wir heute sehen.

Sie können dieses Szenario mit dem Mischen von Farben in zwei Farben vergleichen. Nehmen wir an, Sie gießen gelbe (Neandertaler) und rote (menschliche) Farbe in einen großen Eimer. Das Ergebnis ist eine Orangenmischung, die die erste Mensch-Neandertaler-Hybride darstellt. Wenn Sie mehr rote Farbe hinzufügen, wird die Mischung mit der Zeit immer roter. Mit anderen Worten, die DNA wird mit der Zeit immer menschlicher, da Menschen Kinder mit anderen Menschen haben.,

Wenn wir rechnen, können wir sehen, dass wir 3% Neandertaler-DNA in etwa fünf Generationen von Menschen erreichen, die mit anderen Menschen brüten. In jeder Generation wird der Prozentsatz der Neandertaler-DNA halbiert und nimmt wie folgt ab: 50-25-12.5-6.25-3.125 (Abbildung 1B). Nehmen wir an, dass eine Generation 25 Jahre alt ist, das Alter, in dem Menschen Kinder haben könnten. Dann sollte der Mensch in etwa 125 Jahren 3% Neandertaler-DNA erreicht haben (5 × 25). Aber Menschen und Neandertaler haben sich vor mehr als 40.000 Jahren gepaart! Das ist ein großer Unterschied. Der Prozentsatz der Neandertaler-DNA sollte viel, viel niedriger sein., Um zu verstehen, warum wir nicht die gesamte Neandertaler-DNA verloren haben, müssen wir etwas über ein anderes Konzept lernen: adaptive Introgression.

Schwarze Wölfe

Um die adaptive Introgression zu verstehen, reisen wir nach Nordamerika, wo Wölfe durch die Wälder streifen. Wenn Sie Naturdokumentationen sehen, haben Sie vielleicht bemerkt, dass diese Wölfe meistens graues Fell haben. Aber aufmerksame Wissenschaftler beobachteten, dass es einige Wölfe mit dunklerem Fell gab. Woher kam das dunkle Fell? Die Wissenschaftler untersuchten die DNA dieser Wölfe und entdeckten, dass das dunkle Fell durch eine bestimmte Variante eines Gens verursacht wurde., Überraschenderweise haben Wölfe normalerweise diese Variante des Gens nicht. Aber Hunde tun! Weitere Analysen ergaben, dass Hunde und Wölfe in der Vergangenheit Welpen zusammen hatten. Die Vermischung dieser beiden Arten führte zum Austausch von DNA, einschließlich des Variantengens, das Wölfen dunkleres Fell gab . Aufgrund dieses dunkleren Farbtons waren diese Wölfe im Wald besser getarnt, was sie zu besseren Jägern machte. Der Austausch von DNA—oder Introgression-half den Wölfen, sich an ihre Umgebung anzupassen. Deshalb wird dieser Prozess adaptive Introgression genannt., Personen mit dunklerem Fell überlebten besser als ihre grauen Freunde und hatten mehr Welpen. Diese Welpen sahen aus wie ihre Eltern und hatten auch dunkleres Fell. Im Laufe der Zeit wurde die genetische Variante für dunkleres Fell in der Bevölkerung verbreitet (Abbildung 2). Evolutionsbiologen sagen, dass das dunkle Fellmerkmal der natürlichen Selektion unterworfen war. Wenn wir zur Analogie des Mischens zweier Farben zurückkehren, können Sie eine vorteilhafte genetische Variante wie dunkles Fell mit einem harten gelben Farbfleck vergleichen. Egal wie viel rote Farbe Sie hinzufügen, der gelbe Fleck vermischt sich nicht, er schwimmt weiter in der roten Mischung herum.,

Nützliche Neandertaler-Gene

Die gleiche adaptive Introgression ereignete sich mit Neandertaler-DNA., Einige Gene erwiesen sich als hilfreich für den Menschen und verschwanden nicht aus der menschlichen DNA. Die 3% ige Neandertaler-DNA kann mit mehreren gelben Blobs verglichen werden, die in der roten Menschenfarbe herumschwimmen. Welche Anpassungen haben uns diese Neandertaler-Gene gebracht? Wissenschaftler erstellen einen Katalog aller nützlichen Gene, die wir von Neandertalern erhalten haben . Schauen wir uns einige dieser Gene an. Das Gen Microcephalin (MCPH1) sorgt beispielsweise dafür, dass die Entwicklung des Gehirns planmäßig verläuft., Vielleicht machte dieses Neandertaler-Gen den Menschen schlauer und besser in der Lage, in unerforschten Gebieten zu überleben. Andere Neandertaler-Gene, wie der Geruchsrezeptor 12D3 (OR12D3), sind wichtig für die Verdauung von Lebensmitteln. Menschen, die in Europa ankamen, wurden mit allen Arten neuer Nahrung konfrontiert. Die Gene von Neandertalern halfen ihnen, sich schnell an eine neue Diät anzupassen. Einige Gene könnten sogar die Form unserer Zähne verändert haben!

Mehrere Gene, die Menschen von Neandertalern erhalten haben, scheinen auch eine Rolle im Immunsystem zu spielen und schützen uns vor bestimmten Krankheiten., Diese Gene bilden Proteine, die den menschlichen Körper nach schädlichen Bakterien und Viren durchsuchen. Wenn sie auf einen stoßen, fangen sie ihn ein und stellen sicher, dass er dem Körper keinen Schaden mehr zufügt. Dies ähnelt einem Polizisten, der auf der Suche nach Verbrechern durch die Straßen patrouilliert und sie ins Gefängnis bringt. Als Menschen in Europa ankamen, stießen sie auf viele neue Krankheiten, die in Afrika nicht auftreten. Ihre Körper waren mit diesen Krankheiten nicht vertraut und sie wurden schnell krank., Die Neandertaler hatten diese Krankheiten jedoch Jahrtausende lang gemeistert und ihre DNA hatte die richtigen Gene, um die Viren und Bakterien zu bekämpfen, die diese europäischen Krankheiten verursachten. Als Menschen Neandertaler-DNA erhielten, bekamen sie auch die Gene, um die neuen Viren und Bakterien zu bekämpfen. Man könnte sagen, dass Menschen ein Team von Polizisten mit den Verbrechern in der Gegend vertraut gemacht haben. Das machte es einfacher, die Verbrecher zu fangen und sie ins Gefängnis zu stecken. Wie Sie an diesen Beispielen sehen können, waren die Neandertaler-Gene in unserer DNA sehr hilfreich.,

Schlussfolgerung

Wenn Sie also kein Afrikaner sind, enthält Ihre DNA einen Schuss Neandertaler-Gene. Diese Gene klebten herum, weil sie wahrscheinlich für den Menschen von Vorteil waren und unserer Spezies helfen, bis heute zu überleben. Rückblickend könnte es gut gewesen sein, dass unsere fernen Vorfahren Kinder mit Neandertalern hatten. Und wenn Sie darüber nachdenken, sind Neandertaler nie ausgestorben–sie leben in der DNA moderner Menschen weiter.

Glossar

Hybrid: Eine Kreuzung zweier verschiedener Arten.

Introgression: Der Austausch von DNA zwischen Spezies mittels Hybridisierung.,

Natürliche Selektion: Der Evolutionsprozess, durch den sich Organismen mit günstigen Merkmalen wahrscheinlicher vermehren. Dabei geben sie diese Eigenschaften an die nächste Generation weiter. Im Laufe der Zeit können sich Organismen durch diesen Prozess an ihre Umgebung anpassen.

Anpassung: Ein Merkmal, das das Überleben und die Fortpflanzung eines Individuums im Vergleich zu anderen Individuen in der Bevölkerung erhöht.,

Erklärung zum Interessenkonflikt

Der Autor erklärt, dass die Untersuchung ohne kommerzielle oder finanzielle Beziehungen durchgeführt wurde, die als potenzieller Interessenkonflikt ausgelegt werden könnten.

Arnold, M. L. 2006. Evolution Durch Genetischen Austausch. New York, NY: Oxford University Press.