Neandertaler-Gene geben Aufschluss über Gehirnevolution

In Jäger- und Sammlergesellschaften bilden bereits Kinder geschlechtsspezifische Fähigkeiten zur Nahrungssuche aus, um besondere Nahrung verfügbar zu machen. Diese Errungenschaft sowie das Teilen von Nahrung könnte es der menschlichen Spezies ermöglicht haben, ein wesentlich größeres Gehirn zu entwickeln als unsere nächsten lebenden Verwandten.

Obwohl Neandertaler und moderne Menschen ähnlich große Gehirne haben, war bislang wenig darüber bekannt, ob sich die Gehirne darin unterscheiden, wie viele Nervenzellen sie während der Gehirnentwicklung bilden. Ein internationales Forscherteam am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden konnte nun zeigen, dass eine Variante des Proteins TKTL1, die moderne Menschen in sich tragen und die sich nur um eine einzige Aminosäure von der Neandertaler-Variante unterscheidet, eine entscheidende Rolle bei der Gehirnentwicklung spielt.

Neandertaler waren die engsten Verwandten des modernen Menschen. Der Vergleich mit ihnen kann daher wesentliche Einblicke in die Einzigartigkeit des heutigen Menschen geben, zum Beispiel in Bezug auf die Entwicklung des Gehirns. Der Neokortex, der größte Teil der Großhirnrinde, ist einzigartig für Säugetiere und ausschlaggebend für viele kognitive Fähigkeiten. Forschende des Max-Planck-Instituts für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden und des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig haben nun herausgefunden, dass neurale Stammzellen – die Zellen, die der Ursprung für die Nervenzellen im sich entwickelnden Neokortex sind – beim modernen Menschen sich mehr Zeit nehmen, um ihre Chromosomen auf die Zellteilung vorzubereiten, als beim Neandertaler. Dies führt zu weniger Fehlern bei der Verteilung der Chromosomen auf die Tochterzellen bei modernen Menschen im Vergleich zu Neandertalern oder Schimpansen und könnte Auswirkungen auf die Entwicklung und Funktion des Gehirns haben.

Beim Menschen ist die Geburt schwieriger und schmerzhafter als bei Menschenaffen. Lange nahm man an, dass dies auf das grosse Gehirn und die engen Verhältnisse im mütterlichen Becken zurückgeht. Mit 3D-Geburtssimulationen zeigen Forschende der Universität Zürich, dass die Geburt aber bereits bei den Vormenschen vor rund drei Millionen Jahren deutlich schwieriger war trotz ihrem noch kleinen Gehirn – mit Folgen für ihre kognitive Entwicklung.

Waren die Neandertaler wirklich Europäer? Neue Funde aus Nesher-Ramla in Israel, die auf ein Alter von 130.000 Jahren datiert wurden, zeigen nun, dass Vorläufer von Neandertalern schon vor langer Zeit in der Levante existierten. Ein internationales Forschungsteam um den Anthropologen Gerhard Weber von der Universität Wien fand heraus, dass es sich bei den Nesher-Ramla Homininen nicht um klassische Neandertaler handelt, sondern um einen bisher unbekannten Menschentyp. Dieser kombiniert archaische Merkmale mit Merkmalen des Neandertalers.

Als Grund für das Aussterben der Neanderthaler vermuten einige Forscher, dass die damaligen Mütter ihre Säuglinge lange stillten und die Säuglinge so nicht früh genug vielfältige Nährstoffe für eine Höherentwicklung des Gehirns erhielten. Ein internationales Forscherteam hat nun vier Milchzähne auf die Elemente Strontium und Calcium hin untersucht, die auch noch nach 70.000 Jahren zuverlässig Auskunft über die Ernährung der Kinder geben. Das Ergebnis: Die Mütter begannen, wie heute üblich, ihre Kinder nach fünf bis sechs Monaten abzustillen. Das Stillverhalten und die damit zusammenhängenden Geburtsintervalle spielten also keine Rolle für das Aussterben der Neanderthaler.

Schmerz wird durch spezielle Nervenzellen übertragen, die aktiviert werden, wenn potenziell schädliche Einflüsse auf verschiedene Teile unseres Körpers treffen. Diese Nervenzellen verfügen über einen speziellen Ionenkanal, der eine Schlüsselrolle beim Auslösen des elektrischen Schmerzimpulses spielt, der an das Gehirn übertragen wird. Einer neuen Studie von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und des Karolinska Institutets in Schweden zufolge empfinden Menschen mehr Schmerzen, die die Neandertaler-Variante dieses Ionenkanals geerbt haben.

Protokolle zur Umwandlung von pluripotenten Stammzellen (iPSC) in Organoide (Mini-Organe), ermöglichen es Forschern Entwicklungsprozesse in verschiedenen Organen zu untersuchen und den Zusammenhang zwischen Genen und der Herausbildung von Gewebe zu entschlüsseln – insbesondere bei Organen, bei denen kein Primärgewebe zur Verfügung steht. Forscher vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und der Universität Basel nutzen diese Technologie um die Effekte der Neandertaler-DNA in heutigen Menschen zu untersuchen.

Eine von drei Frauen in Europa hat den Rezeptor für Progesteron von Neandertalern geerbt - eine Genvariante, die mit erhöhter Fruchtbarkeit, weniger Blutungen zu Beginn der Schwangerschaft und weniger Fehlgeburten in Verbindung steht. Dies geht aus einer Studie hervor, die von Forschenden des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und des Karolinska Institutet in Schweden veröffentlicht wurde.

Was war die Ursache für das Aussterben der Neandertaler: Klimaänderungen oder die Ankunft des Homo sapiens in Europa? Diese Frage wollten Klimaforscher des IBS Center for Climate Physics in Korea mit Hilfe eines Supercomputers klären, den sie verschiedene Modell-Simulationen durchführen ließen. Wie bei der Berechnung von Klimamodellen wurden dabei mehrere Szenarien mit unterschiedlichen Einflussfaktoren wie etwa abrupte Klimaveränderungen, Konkurrenz um Ressourcen oder Vermischung von Populationen, durchgespielt. Das klare Ergebnis: Der Neandertaler starb nur in solchen Szenarien aus, in denen der Homo sapiens gegenüber dem Neandertaler deutliche Vorteile bei der Ausbeutung vorhandener Nahrungsressourcen hatte. Glaziale Klimaverschiebungen führten in den Simulationen hingegen nicht zum Aussterben der Neandertaler.

Das Gehirn des Menschen ist ungefähr dreimal so gross wie dasjenige eines Menschenaffen. Zurückzuführen ist dies nicht zuletzt auf die evolutionäre Herausbildung neuer Hirnstrukturen, die zum Beispiel das Sprechen oder das Herstellen von Werkzeugen ermöglichen. Wie Anthropologinnen und Anthropologen der Universität Zürich zeigen, standen diese Veränderungen im Gehirn jedoch in keiner Wechselwirkung zu den Umformungen, die der Schädel im Zuge der Evolution durchlief.

Forschende haben am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig Teile des Erbguts von zwei etwa 120.000 Jahre alten Neandertalern aus Deutschland und Belgien sequenziert. Die Analysen dieser Erbgut-Sequenzen ergaben, dass die letzten Neandertaler, die vor etwa 40.000 Jahren lebten, zumindest teilweise von diesen etwa 80.000 Jahre älteren europäischen Neandertalern abstammen. Im Erbgut des 120.000 Jahre alten Neandertalers aus Deutschland fanden die Forschenden außerdem Hinweise auf eine mögliche Abstammung von einer isolierten Neandertalerpopulation oder von Verwandten des modernen Menschen.

Eine Besonderheit des modernen Menschen ist sein regelmäßiger Fischkonsum, was sich durch die Analyse von Stickstoffisotopen in Knochen- oder Zahnkollagen nachweisen lässt. Forschende vom MPI für evolutionäre Anthropologie (MPI-EVA) in Leipzig maßen nun bei zwei späten Neandertalern außergewöhnlich hohe Stickstoffisotopenwerte, was traditionell für den Konsum von Süßwasserfisch steht. Eine Analyse der Isotopenwerte einzelner Aminosäuren ergab jedoch, dass sich der erwachsene Neandertaler nicht von Fisch, sondern von großen pflanzenfressenden Säugetieren ernährt hatte. Der zweite Neandertaler war ein noch nicht abgestillter Säugling, dessen Mutter ebenfalls Fleischfresserin gewesen ist. Den Isotopendaten zufolge scheinen sich die Ernährungsgewohnheiten der Neandertaler im Laufe der Zeit kaum verändert zu haben, auch nicht nach der Ankunft des modernen Menschen in Europa.

Wissenschaftler der Universität Tübingen haben im Osten Frankreichs zwei Höhlen mit prähistorischer Wandkunst entdeckt. Die Gravierungen und Malereien entstanden vor mindestens 12.000 Jahren, frühe moderne Menschen stellten hier unter anderem die Silhouette eines Pferdes und eines hirschartigen Tieres dar.

Kopfverletzungen waren bei Neandertalern nicht häufiger als bei frühen anatomisch modernen Menschen in Eurasien. Das fand ein Forscherteam unter der Leitung von Professorin Katerina Harvati vom Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment und der Universität Tübingen heraus. Die Ergebnisse stehen im Widerspruch zu bisherigen Annahmen, denen zufolge Fossilien von Neandertalern eine ungewöhnlich hohe Zahl von Verletzungen aufwiesen. Das frühere Image des Neandertalers als grobschlächtigem oder gar gewalttätigem Frühmenschen muss weiter revidiert werden.

Die Senckenberg-Wissenschaftlerin Katerina Harvati widerlegt gemeinsam mit ihrem Team der Universität Tübingen und in enger Zusammenarbeit mit dem Naturhistorischen Museum Basel die bisherige Annahme, dass sich Neandertaler bei dem Einsatz ihrer Hände hauptsächlich auf ihre Kraft verlassen hätten. In einer heute im Fachjournal "Science Advances" veröffentlichten Studie zeigen sie, dass Neandertaler ihren Alltag fast ausschließlich mit Präzisionsgriffen bewältigten.

Bis vor etwa 40.000 Jahren lebten wenigstens zwei Homininen-Gruppen in Eurasien – Neandertaler im Westen und Denisovaner im Osten. Forschende am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (MPI-EVA) in Leipzig sequenzierten nun das Genom eines Individuums aus Sibirien und entdeckten, dass die Mutter dieser vorgeschichtlichen Frau eine Neandertalerin und ihr Vater ein Denisovaner gewesen ist.

Eine kritische Auseinandersetzung mit der wachsenden Zahl archäologischer und paläoökologischer Datensätze, die sich auf die Verbreitung der Homininen innerhalb und außerhalb Afrikas im mittleren und späten Pleistozän (vor 300.000 bis 12.000 Jahren) beziehen, belegt für den Homo sapiens gegenüber früheren und koexistierenden Homininen, wie Homo neanderthalensis und Homo erectus, einzigartige Umweltbedingungen und Anpassungen. Die Fähigkeit unserer Spezies, verschiedene und »extreme« Lebensräume auf der ganzen Welt zu besiedeln, steht in krassen Gegensatz zu den ökologischen Anpassungen anderer Hominin-Arten und könnte erklären, wie unsere Spezies zum letzten überlebenden Hominin auf dem Planeten wurde.

Die Schaffung eiszeitlicher Wandkunst galt bisher als letztes exklusives Kennzeichen des anatomisch modernen Menschen. Ein internationales Forscherteam belegt nun in drei spanischen Höhlen, dass die dort gefundenen Höhlenmalereien bereits vor 64.000 Jahren von Neanderthalern geschaffen wurden.

In einer Studie beschreiben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig, dass sich die für den modernen Menschen typische runde Gehirnschädelform erst spät während der Evolution unserer Art herausgebildet hat. Die Forscher haben die Größe und Form verschiedener Homo sapiens-Fossilien analysiert und so herausgefunden, dass sich die Organisation und möglicherweise auch die Funktion unseres Gehirns nur ganz langsam verändert haben und erst vor relativ kurzer Zeit den heutigen Zustand erreicht haben.

Die mitochondriale DNA aus dem Oberschenkelknochen eines Neandertalers trägt dazu bei, die komplizierte Beziehung zwischen modernen Menschen und Neandertalern zu klären. Die genetischen Daten, die von einem Forschungsteam unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Menschheitsgeschichte in Jena und der Universität Tübingen, rekonstruiert wurden, liefern einen zeitlichen Rahmen für eine vermutete Migration von Urmenschen aus Afrika, die eng mit dem modernen Menschen verwandt waren. Diese kreuzten sich mit den zu dieser Zeit bereits in Europa lebenden Neandertalern und hinterließen ihre Spur in der mitochondrialen DNA der Neandertaler. Die heute in Nature Communications veröffentlichte Studie, datiert dieses Ereignis auf die Zeit vor 470.000 bis 220.000 Jahren.

Obwohl es in Europa und Asien zahlreiche prähistorische Fundstätten gibt, die Werkzeuge und andere von Urmenschen verwendete Gegenstände enthalten, sind Skelettüberreste ihrer Schöpfer selten. Forscher vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig haben daher nach neuen Wegen zur Gewinnung von Urmenschen-DNA gesucht.

Ein Forscherteam unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig hat die Schädel von Neandertalern gescannt und dabei die erhalten gebliebenen, für das Hören wichtigen Mittelohrgehörknöchelchen gefunden. Überraschenderweise unterschieden sich diese in ihrem Aussehen von denen moderner Menschen. Die Ergebnisse der aktuellen Studie können auch dazu beitragen, den Ursprung von menschlicher gesprochener Sprache indirekt zu rekonstruieren.

Für die Beantwortung der Frage, was für Fähigkeiten die Neandertaler besaßen und warum sie ausgestorben sind, nimmt die archäologische Kultur des Châtelperronien eine Schlüsselstellung ein. Trotz intensiver Forschung blieb jedoch unklar, wer die Châtelperronien-Kultur geschaffen hatte: der moderne Mensch oder der Neandertaler. Bislang gab es keine direkten molekularen Daten für Neandertaler im Zusammenhang mit dem Châtelperronien. Um dieses Problem zu lösen, hat sich ein internationales Forscherteam jetzt aktuelle Entwicklungen auf dem Gebiet der Proteinanalyse zunutze gemacht und in Kombination mit zahlreichen weiteren Belegen zeigen können, dass während des Châtelperronien Neandertaler die Grotte du Renne, eine archäologische Stätte im nördlichen Zentralfrankreich, bewohnten.

Würde ein Neandertaler neben uns in der U-Bahn sitzen – wir würden als erstes seine fliehende Stirn, die kräftigen Oberaugenwülste und das prominente kinnlose Gesicht bemerken. Nur bei genauerem Hinsehen fielen der gedrungenere und kräftigere Körperbau auf. Forscher des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig haben nun untersucht, ob die Unterschiede im Körperbau zwischen Neandertalern und modernen Menschen genetisch bedingt sind oder durch unterschiedliche Lebensweisen entstanden sind. Ihre Analysen zweier gut erhaltener Skelette von Neandertaler-Neugeborenen zeigen, dass die robusten Knochen bereits vor der Geburt angelegt sind.

Frühere Untersuchungen des mütterlich vererbten mitochondrialen Genoms eines Hominiden aus der "Knochengrube" Sima de los Huesos aus dem Jahre 2013 hatten ergeben, dass die Mitochondriengenome dieser Frühmenschen entfernt mit denen der Denisova-Menschen verwandt waren, ausgestorbenen Verwandten des Neandertalers aus Asien. Dieses Ergebnis überraschte, denn äußerlich weisen die Fossilien einige Neandertaler-Merkmale auf. Um die Verwandtschaftsverhältnisse näher zu beleuchten, sequenzierten Forscher des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig nun Erbgut aus dem Zellkern dieser Fossilien – eine technische Herausforderung, denn von der extrem alten DNA waren nur noch sehr kurze Fragmente übrig. Die Ergebnisse zeigen, dass die Sima-Hominiden frühe Neandertaler waren.

Ein Wissenschaftlerteam unter der Leitung des Biologen Alistair Evans von der Monash Universität in Australien hat die Zähne von Menschen und fossilen Homininen unter einem neuen Blickwinkel untersucht. Die Forscher konnten belegen, dass die Größe der Backenzähne, einschließlich der Weisheitszähne, einer Regel folgt, die besagt, dass die Größe eines Zahns die Größe des Nachbarzahns beeinflusst. Die Evolution menschlicher Zähne war also sehr viel einfacher, als Wissenschaftler bisher angenommen haben.

Ein internationales Forscherteam hat mithilfe verschiedener DNA-Analysemethoden entdeckt, dass Neandertaler und moderne Menschen sich vor etwa 100.000 Jahren und damit mehrere Zehntausend Jahre früher als bisher bekannt vermischt haben. Das Ergebnis deutet darauf hin, dass einige moderne Menschen bereits früh aus Afrika auswanderten und sich mit Neandertalern vermischten. Diese modernen Menschen starben aber später aus, gehören also nicht zu den Vorfahren heute lebender Nicht-Afrikaner.

Als moderne Menschen vor vielen Tausend Jahren in Europa auf Neandertaler trafen und sich mit ihnen fortpflanzten, erbten einige Nachkommen Genvariationen, deren Träger Infektionen besser abwehren konnten. Dieses Neandertaler-Erbe könnte aber auch dafür verantwortlich sein, dass einige Menschen anfälliger für Allergien sind. Forscher vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und vom Institut Pasteur und dem CNRS in Paris belegen jetzt in zwei voneinander unabhängigen Artikeln die wichtige Rolle artübergreifender Beziehungen für die Evolution des Menschen und insbesondere für die Evolution des angeborenen Immunsystems, das uns vor Infektionen schützt.

DNA-Analysen eines 40.000 Jahre alten Kieferknochens aus Rumänien zeigen, dass sich moderne Menschen mit Neandertalern vermischt haben, als sie nach Europa einwanderten.

Ein internationales Kooperationsprojekt um Dr. Luc Moreau untersucht, welchen Beitrag Neandertaler zur ältesten modernmenschlichen Kultur Europas, dem sogenannten "Aurignacien", geleistet haben.

Forscher entdecken Anteile von Neandertaler-DNA im Erbgut eines 45.000 Jahre alten modernen Menschen aus Sibirien

Obwohl die Neandertaler ausgestorben sind, finden sich Fragmente ihres Erbguts im Genom heute lebender Menschen wieder. Diese Fragmente sind aber nicht gleichmäßig über das Genom verteilt.

Mindestens vier verschiedene Arten haben ihre Spuren im Erbgut einer Neandertalerfrau hinterlassen. Das zeigt die jetzt in der Zeitschrift Nature veröffentlichte vollständige Gensequenz aus einem Zehenknochen aus der Denisova-Höhle Sibirien.

Das Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig hat die Genomsequenz des Neandertalers vervollständigt und stellt diese nun der Wissenschaftsgemeinschaft zur Verfügung.

Die Analysen eines internationalen Forscherteams um Svante Pääbo vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig zeigen, dass die Denisova-Menschen eine geringe genetische Vielfalt aufwiesen. In einer neuen Studie vergleichen sie nun das Denisova-Genom mit den Genomen von Neandertalern und von elf heute lebenden Menschen aus der ganzen Welt.

Nur 10 Milligramm fossiles Knochenmaterial genügten den Forschen am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig, um das gesamte Genom des vor 30.000 Jahren ausgestorbenen Denisova-Menschen zu entschlüsseln. Möglich machten dies die Entwicklung neuer hochempflindlicher Untersuchungstechniken. Das gesamte Genom ist schon vor der eigentlichen Publikation im Internet veröffentlicht worden.

Im Vergleich zum Neandertaler hat der moderne Mensch den besseren Riecher. Zu diesem Ergebnis kommt eine internationale Forschergruppe in einem jetzt veröffentlichten Bericht über die vergleichende Analyse der Gehirnformen der beiden Menschenarten. Möglicherweise war der feinere Geruchssinn einer der kleinen Unterschiede, die Homo sapiens einen Überlebensvorteil gegenüber seinem Vettern brachte.

Nur etwa 1-3% unseres Genoms stammt vom Neandertaler ab. Ein kleiner Anteil, wenn man die ungefähr 10'000 Jahre gemeinsamer Existenz mit dem heutigen, modernen Menschen bedenkt. Prof. Laurent Excoffier vom Schweizerischen Institut für Bioinformatik (SIB) und der Universität Bern, und Dr. Mathias Currat von der Universität Genf, haben ein Computer-Modell entwickelt, um zu verstehen, warum dieser Anteil so klein ist.

Erstmals liegt eine Version der Genomsequenz einer ausgestorbenen Menschenart vor. Forscher des Max-Planck-Institutes für evolutionäre Anthropologie in Leipzig präsentieren gemeinsam mit einem internationalen Forschungsteam einen ersten Entwurf der Gensequenz des vor rund 30.000 Jahren ausgestorbenen Neandertalers. Erste Analysen von vier Milliarden Basenpaaren weisen darauf hin, dass Neandertaler im Genom einiger moderner Menschen Spuren hinterlassen haben.