00:00:00: Janika Kiltz Hallo und herzlich willkommen bei „Der Code des Lebens“, unserem Wissenschaftspodcast über die Genomforschung von gestern, heute und morgen. Mein Name ist Janika Kiltz und dieser Podcast wird präsentiert von GHGA, dem deutschen Humangenomen-Phänomarchiv. Hallo zusammen, willkommen beim „Code des Lebens“. Einigen von euch ist sicherlich direkt der Moderationswechsel aufgefallen, der ist aber nur vorübergehend. In ungefähr einem Jahr wird Barbara euch wieder wie gewohnt zu einer neuen Folge begrüßen. Mein Name ist jedenfalls Janika Kiltz und ich freue mich schon darauf, zusammen mit euch mehr zum Thema Humangenetik zu lernen. Und in der heutigen Folge möchte ich mich gemeinsam mit meinem Gast Elena Essel mit den Neandertalern und ihrem genetischen Erbe auseinandersetzen. Das heißt, wir werden darüber sprechen, wie man aus alten archäologischen Funden noch DNA sequenzieren kann, ob und wie viel Neandertaler-DNA heute noch in uns steckt und welche Konsequenzen das nach sich zieht. Dass es die Neandertaler überhaupt gegeben hat, wissen wir erst seit ca. 150 Jahren, denn 1856 entdecken Steinbrucharbeiter in der Feldhofgrotte im Neandertal 16 rätselhafte Knochenfragmente. Damit begann die abenteuerliche Reise auf den Spuren der Vorfahren des Menschen. Der Fundort des Neandertalers ging kurioserweise jedoch für mehr als 100 Jahre verloren, da der Steinbruch und mit ihm die Feldhofgrotte durch Kalkabbau vollkommen zerstört wurde. Mit seiner Wiederentdeckung 1997 gingen neue Erkenntnisse einher. In lehmigen Sedimenten fanden sich Werkzeuge und weitere Überreste. Die gefundenen Neandertaler-Knochen gehörten einem männlichen Individuum, zwischen 40 und 60 Jahre alt, und wiesen Verletzungen auf. Vermutlich konnte er schon viele Jahre vor seinem Tod seinen linken Arm nur eingeschränkt nutzen. Ein Indiz für die soziale Organisierung der Neandertaler, die sich um ihre Kranken kümmerten. Zwar benannt nach seinem Fundort war die Entdeckung im Neandertal theoretisch jedoch nicht das erste Mal, dass Neandertaler-Knochen gefunden wurden. Bereits 1829 entdeckte der belgische Naturforscher Philippe-Charles Schmerling einen Neandertaler-Kinderschädel in einer Höhle in Belgien. Zu diesem Zeitpunkt erkannten seine Kollegen diesen Fund jedoch nicht an. Auch 1848 wurde bereits der Schädel eines weiblichen Individuums in einem Steinbruch auf Gibraltar entdeckt. Dieser fossile Schädel, genannt „Gibraltar 1“, konnte jedoch erst neun Jahre nach dem Fund im Neandertal eindeutig als Teil des Skeletts eines Neandertalers identifiziert werden. Mittlerweile wurden um die 300 Neandertaler-Funde belegt. Doch wer waren denn die Neandertaler eigentlich und warum sind sie verschwunden? Was haben wir mit ihnen gemeinsam? Mittlerweile können wir viele unserer Fragen dank technologischer Fortschritte in der DNA-Sequenzierung beantworten. Zusammen mit unserem heutigen Gast, Frau Elena Essel, PhD-Kandidatin am Max-Planck-Institut für Evolutionäre Anthropologie in Leipzig, begeben wir uns nun auf die Spuren der Neandertaler. Frau Essel, wann haben die Neandertaler gelebt und wer waren sie?

00:03:35: Elena Essel Der früheste archäologische Nachweis von Neandertaler ist ungefähr 400.000 Jahre alt und der jüngste Neandertaler, den wir kennen, ist so etwa 40.000 Jahre alt. Und Neandertaler-Fossilien finden wir in Europa, im Nahen Osten, in Zentral-Asien und in Sibirien. Ganz lange dachte man, dass der Neandertaler unser Vorfahre ist, also der Vorfahre des modernen Menschen. Mittlerweile wissen wir aber, dass die Neandertaler eher unsere Schwestergruppe sind, also dass die sozusagen auf einem anderen Zweig im Stammbaum des Lebens liegen und nicht unsere direkten Vorfahren sind.

00:04:08: Janika Kiltz Ja, anders als ursprünglich angenommen, ist der Neandertaler also gar nicht unser direkter Vorfahre, aber eben dennoch eng mit uns verwandt. Der direkte Vorfahr des Neandertalers ist nämlich der Homo erectus, der ebenfalls unser Vorfahre ist. Sein Name leitet sich von seiner aufrechten Gangart ab und die ältesten gefundenen Fossilien werden auf vor rund 2 Millionen Jahren datiert. Außerdem soll der Homo erectus der erste Frühmensch gewesen sein, der Feuer nutzte und der das Jagen als primären Bestandteil seiner Nahrungsversorgung etablierte. Von diesem Homo erectus haben sich dann parallel zueinander der Homo sapiens und der Neandertaler entwickelt. Welche biologischen Unterschiede bestehen denn zwischen uns und dem Neandertaler?

00:04:53: Elena Essel Man kann natürlich morphologische Untersuchungen machen, also dass man sich die Knochenfunde anschaut und guckt, wie unterscheidet sich denn zum Beispiel die Schädelform des Neandertalers zum modernen Menschen. Da sieht man, dass die Schädelgröße oder die Größe des Gehirns ein bisschen kleiner ist oder zum Beispiel ganz bekannt sind ja beim Neandertaler diese ganz dicken Augenbrauenwülste. Und man kann aber auch auf einer molekularen Ebene gucken, zum Beispiel auf Isotopenebene, wie haben die sich ernährt und was wir eben machen ist, dass wir auf genetischer Ebene gucken, dass wir schauen, wie unterscheiden sich die Neandertaler genetisch von modernen Menschen und wo unterscheiden moderne Menschen und Neandertaler sich und wo sind sie gleich.

00:05:31: Janika Kiltz Neben der charakteristischen Schädelform gibt es noch einige weitere auffällige Merkmale: Die Neandertaler waren robust gebaut mit kräftigen Knochen, breiten Becken, kürzeren Gliedmaßen und einer maximalen Körpergröße von etwa 1,70 m. Dieser Körperbau dürfte ihnen dabei geholfen haben, im kalten Klima der damaligen Eiszeit weniger Wärme zu verlieren. Aus genetischer Sicht ist eine Entdeckung des Leipziger Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie, der Harvard University und der European Synchrotron Radiation Facility in Grenoble besonders spannend: Demnach hat eine Zahnschmelz-Analyse bei Neandertaler-Kindern gezeigt, dass sie im Vergleich zu Kindern des Homo sapiens schneller erwachsen werden. Durch die besonders starke Synchrotron-Röntgenstrahlung konnten die Zähne untersucht werden, ohne sie zu beschädigen. Und dabei fiel dann auf, dass die Zähne von Neandertaler-Kindern schneller reifen, also schneller in einem weiteren Stadium sind, als die des Homo sapiens. Da die Entwicklung eines Lebewesens stark mit der Entwicklung der Zähne korreliert, sind Zähne also ein sehr aussagekräftiger Zeitzeuge. Ähnlich ist uns der Neandertaler jedoch trotzdem in vielerlei Hinsicht. Zum Beispiel besitzt er ein ähnliches Zungenbein wie wir. Das deutet daraufhin, dass der Neandertaler ebenfalls gesprochen hat, auch wenn wir nicht genau wissen, wie komplex diese Sprache gewesen ist. Es stellt sich nun jedoch die Frage, warum es heutzutage denn keine Neandertaler mehr gibt. Die Neandertaler-Population soll sehr klein gewesen sein, ungefähr zwischen 10.000 bis 70.000 Individuen, die recht weit voneinander entfernt gelebt haben. Könnten sie die Nachwirkungen des Ausbruchs eines Supervulkans nicht überlebt haben? Oder war es vielleicht auch ihre Ernährung, die ihnen zum Verhängnis wurde? Ihr robuster, muskulöser Körper verbrauchte deutlich mehr Kalorien. Gegessen wurde hauptsächlich Fleisch. Täglich zwei Kilo Rentierfleisch könnten sich in nahrungsknapperen Zeiten als herausfordernd dargestellt haben.

00:07:31: Elena Essel Also gibt es ganz, ganz viele Hypothesen, warum es die Neandertaler heute nicht mehr gibt und nicht nur die Neandertaler. Es gab ja auch andere Formen von Menschen vor vielen tausend Jahren. Aber es gibt verschiedene Hypothesen. Eine, die super beliebt war, ganz lange, ist die, dass der moderne Mensch den Neandertaler verdrängt hat oder ausgerottet hat sogar, weil das Verschwinden des Neandertalers zeitlich super eng zusammenfällt mit dem Auftauchen des modernen Menschen. Mittlerweile glauben wir aber eher, dass es so war, dass die moderne Menschenpopulation auf den Neandertaler getroffen ist. Wir wissen, dass diese Populationen, wenn sie sich getroffen haben, auch miteinander vermischt haben, sich gepaart haben. Und im Moment ist eigentlich die Hypothese, die am meisten Unterstützung findet, dass die Neandertaler-Population eher assimiliert wurde von der modernen Menschenpopulation, also aufgenommen wurde in moderne menschliche Population und deswegen verschwunden ist.

00:08:21: Janika Kiltz Die Neandertaler und der Homo sapiens haben also tatsächlich Kinder miteinander bekommen. Aber wie können wir überhaupt feststellen, wie verwandt Neandertaler und Homo sapiens sind?

00:08:32: Elena Essel Also, auf einer genetischen Ebene, was wir machen, ist, dass wir Fossilien von Neandertalern nehmen, also die Knochen oder die Zähne, und dass wir daraus die DNA isolieren und die in eine auslesbare Reform bringen. Diese auslesbare Form, das nennt man Sequenzieren. Und wenn man einmal diese Sequenzierdaten hat, die eben aus den vier Buchstaben, aus denen die DNA besteht, dann kann man gucken, an gewissen Positionen unterscheidet sich der moderne Mensch vom Neandertaler und an anderen, da ist die Position gleich. Und dann kann man gucken, wie nahe verwandt sind denn verschiedene Menschengruppen oder wie nahe verwandt sind denn verschiedene Populationen von Neandertalern. Und so kann man eben gucken, wie sind denn Verwandtschaftsverhältnisse eben zwischen verschiedenen Menschengruppen oder innerhalb verschiedener Menschengruppen.

00:09:14: Janika Kiltz Welche weiteren Informationen kann man aus ihrer DNA noch ablesen?

00:09:18: Elena Essel Man kann zum Beispiel gucken, bei speziellen, bei bestimmten Genen, welche Funktion hatten denn diese Gene? Und kann man sagen, in einem bestimmten Enzym hat der Neandertaler eine höhere Aktivität oder eine geringere Aktivität als der moderne Mensch. Also man muss das quasi immer vergleichen. Nur rein auf die DNA zu gucken, daraus kann man nicht so super viel lernen. Man muss es immer vergleichen mit einem Referenzgenom sozusagen. Und was wir dann eben ganz oft machen, ist, dass wir dann vergleichen mit dem modernen Menschen und gucken, wie unterscheidet sich das Gen im Neandertaler zu modernen Menschen.

00:09:48: Janika Kiltz Nun ist der Neandertaler aber mittlerweile seit rund 40.000 Jahren verschwunden und die ältesten bekannten Neandertaler lebten bereits vor 400.000 Jahren. Wie ist es da möglich, so alte DNA noch zu sequenzieren? Und wie kann man überhaupt archäologischen Funden nach so langer Zeit noch brauchbare Proben entnehmen?

00:10:07: Elena Essel Also was wir eben machen ist, dass wir die Fossilien von Neandertalern benutzen, eben die Knochen oder die Zähne, ganz neu ist auch, dass wir aus Sedimenten DNA isolieren können. Wir reinigen die DNA erst mal auf, weil wenn wir aus den Knochen oder aus den Zähnen die DNA rausholen, ist da noch ganz viel anderes Zeug mit dabei, was wir nicht haben wollen. Das heißt, wir müssen erst mal super viele Aufreinigungsschritte durchlaufen, damit wir eine gute DNA-Probe kriegen. Trotzdem haben wir super kurze und wenig DNA, weil die eben so alt ist. Und je älter die Probe ist, desto schwieriger wird es, desto kürzer werden diese DNA-Fragmente, weil die eben über die Zeit immer weiter auseinanderbrechen. Und dafür entwickeln wir dann spezialisierte Methoden, die eben da drauf optimiert sind, ganz, ganz kurze Fragmente trotzdem noch zu isolieren und aufzureinigen. Der nächste Schritt ist dann, wenn wir einmal diese aufgereinigte DNA haben, dass wir die konvertieren in die auslesbare, in die sequenzierbare Form. Auch da arbeiten wir mit Methoden, die absolut spezialisiert sind darauf, ganz kurze Fragmente immer noch auslesbar zu machen. Und wenn wir dann einfach einmal diese ausgelesene DNA haben, ist der nächste Schritt sozusagen, diese kleinen Minifragmente wieder zusammenzupuzzeln zu einem längeren DNA-Fragment, das dann auch wirklich eine Information geben kann.

00:11:21: Janika Kiltz Ein schwieriges Unterfangen also. Was ist denn hierbei die größte Herausforderung?

00:11:27: Elena Essel Unser Hauptproblem ist es einfach, dass die Menge an DNA super gering ist, weil viel von der DNA über die Zeit einfach verloren geht und eben immer, immer kürzer wird und an irgendeinem Punkt ist die so kurz die DNA, dass wir sie gar nicht mehr wiedergewinnen können. Und dazu kommt dann noch, dass, wenn so ein Knochen in der Erde liegt, kommen ganz viele Mikroorganismen und besiedeln dann diesen Knochen und die Mikroorganismen lassen dann auch ihre DNA zurück auf den Knochen. Das heißt, wenn wir dann anfangen, DNA zu isolieren, kriegen wir nicht nur die DNA von dem Neandertaler, sondern die kriegen auch kontaminierte DNA von ganz vielen Mikroben, von Pilzen zum Beispiel, von Bakterien. Dann haben wir nur einen ganz, ganz, ganz kleinen Anteil an DNA, der tatsächlich vom Neandertaler ist. Oben drauf kommt dann noch, wenn der Knochen ausgegraben wird und wir anfangen, mit dem Knochen zu arbeiten, dass wir dann auch unsere moderne menschliche DNA da drauf hinterlassen. Und das macht es natürlich noch mal viel, viel schwieriger, dann quasi auseinander zu filtern, was ist denn jetzt die Neandertaler-DNA und was ist moderne menschliche DNA?

00:12:27: Janika Kiltz Gibt es Wege, die kontaminierte DNA wieder lesbar zu machen?

00:12:33: Elena Essel Wir haben Methoden entwickelt oder wir arbeiten daran, Methoden zu entwickeln, die genau das machen. Wir wollen sozusagen dieses Knochenpulver, mit dem wir arbeiten, ich sag jetzt mal waschen, vereinfacht gesagt. Also wir entwickeln dann Methoden, wo wir die Knochenprobe mit einer Chemikalie zum Beispiel behandeln, um die Kontamination abzuwaschen, rauszuwaschen, damit wir eine reinere Probe, eine reinere Neandertaler-Probe bekommen. Das funktioniert allerdings nur zu einem gewissen Grad. Also man kann nie alles an Kontamination wegwaschen. Es bleibt immer ein gewisser Anteil an Kontamination vorhanden, aber wir können einfach das Verhältnis von Kontamination zu Neandertal-DNA deutlich verbessern.

00:13:12: Janika Kiltz Das heißt, mit Hilfe solcher Methoden konnte das Neandertal-Genom komplett sequenziert werden?

00:13:17: Elena Essel Genau, ja, wir haben mittlerweile mehrere sogenannte High-Coverage-Genome von Neandertalern. Das bedeutet, das sind einfach qualitativ hochwertige Genome, wo wir an ziemlich allen Positionen sehr, sehr sicher sind, dass die Sequenz richtig ist. Mit der Verbesserung der Methoden wird es jetzt immer einfacher und auch kosteneffizient dann möglich, noch mehr von diesen hochqualitativen Genomen zu generieren und damit auch viel tiefere Einblicke in die Populationsgeschichte von Neandertalern zu werfen. Zu dem Zeitpunkt der Anfänge der alten DNA-Forschung gab es noch keine sogenannten Next Generation Sequencing-Methoden. Next Generation Sequencing bedeutet, dass man ganz viele DNA-Fragmente gleichzeitig sequenzieren kann. Was man am Anfang der alten DNA-Forschung machen musste, ist, dass man immer nur ein DNA-Fragment in einen Klon einbringen musste, den vermehren musste und dann konnte man immer nur ein Fragment nach dem anderen sequenzieren. Jetzt, was wir machen können, ist, dass wir einfach Millionen Fragmente gleichzeitig sequenzieren können und das ermöglicht uns einfach viel, viel tiefer zu sequenzieren und viel, viel kosteneffizienter größere Datenmengen zu generieren.

00:14:23: Janika Kiltz Durch neue Technologien und verbesserte Methoden ist es also möglich geworden, alte DNA lesbar zu machen und das deutlich schneller und auch in größerem Umfang als bisher. Das erste komplette Neandertaler-Genom konnte übrigens 2013 durch das bereits erwähnte Max-Planck-Institut sequenziert werden. Im Zusammenhang mit Neandertaler-DNA hört man oft, dass auch der moderne Mensch Gene des Neandertalers in sich tragen soll. Ist das so korrekt?

00:14:55: Elena Essel Ja, wir alle oder alle Nicht-Afrikaner teilen etwa zwei Prozent des… in unserem Genom mit den Neandertalern. Das heißt, nach der Sequenzierung des ersten Neandertal-Genoms konnten wir die Sequenzen von diesem Neandertaler und von modernen Menschen vergleichen und haben gesehen: Zwei Prozent in unserem Genom stimmen überein oder sind… kommen vom Neandertaler. Dann stellt sich natürlich die Frage, wo kommt denn jetzt diese Neandertaler DNA im modernen Menschen her, wo wir doch eigentlich wissen, dass wir nicht die direkten Nachfahren des Neandertalers sind. Da kommt dann eben ins Spiel, dass der Neandertaler und der moderne Mensch, der frühe moderne Mensch sich getroffen haben und diese Populationen sich miteinander vermischt haben und auch fortgepflanzt haben. Aus diesen Populationen, die eben diese Neandertaler und moderne Menschenkinder hatten, sind dann quasi alle Nicht-Afrikanerinnen und Nicht-Afrikaner entsprungen. Und deswegen teilen wir alle eben diese etwa zwei Prozent der Neandertaler-DNA.

00:15:49: Janika Kiltz Menschen, die nicht Afrika entstanden, teilen sich also wirklich DNA mit den Neandertalern. Aber warum trägt nicht jeder Mensch Neandertaler-DNA in sich?

00:16:00: Elena Essel Das liegt daran, wie der moderne Mensch die Welt besiedelt hat. Der moderne Mensch ist eben in Afrika entstanden und hat dann über verschiedene Routen den Rest der Welt erobert, sage ich jetzt mal. Und der Neandertaler war eben schon im europäischen oder heutzutage europäischen und zentralasiatischen Raum. Dort konnten sich dann eben Neandertaler und moderne Menschen vermischen. Es gibt keinen Nachweis dafür, dass ein Neandertaler jemals auf dem afrikanischen Kontinent war und deswegen findet man in afrikanischen Populationen heute auch keine Neandertaler-DNA.

00:16:31: Janika Kiltz Wichtig ist auch, dass wir nicht alle genau die gleichen zwei Prozent Neandertaler-DNA in uns tragen. Aber was bedeutet es nun, Neandertaler-Gene zu besitzen? Welche evolutionären Vor- und vielleicht auch Nachteile kann ihre DNA mit sich bringen?

00:16:47: Elena Essel Und es gibt verschiedene Gene, die mal häufiger und mal weniger häufig getragen werden und ein grad superaktuelles Beispiel für ein Neandertaler-Gen, das ein Teil der Bevölkerung eben in sich trägt, ist ein Gen, das zu besonders schweren Corona-Verläufen führt. Also die Menschen, die dieses Gen tragen, das ist ein Gen auf Chromosom 3, neigen dazu, einen besonders schweren Corona-Verlauf zu haben. Und dieses Gen oder diese Gen-Variante, die diese Menschen auf Chromosom 3 tragen, die ist eben auf die Neandertaler zurückzuführen.

00:17:18: Janika Kiltz Laut der Entdeckung von Hugo Zeberg, einem Assistenzprofessor des Karolinska Institutet in Schweden und Professor Svante Pääbo, Direktor des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie, ist die Wahrscheinlichkeit bei einer Corona-Erkrankung künstlich beatmet werden zu müssen, sogar dreimal so hoch. Das Risiko-Gen wird zudem recht häufig getragen: Etwa 16% der Menschen in Europa und sogar 50% der Menschen in Südasien haben es in ihrer DNA.

00:17:46: Elena Essel Das klingt jetzt erstmal ganz, ganz fürchterlich, aber es gibt auch durchaus positive Effekte, die Neandertaler-Gene in uns hervorrufen können. Zum Beispiel das gleiche Gen, das diesen Corona-Risiko-Faktor erhöht, schützt zum Beispiel vor HIV-Infektionen. Und mit noch mehr Daten, die man jetzt zur Corona-Lage erhoben hat, hat man zum Beispiel auch rausgefunden, dass drei Gene auf Chromosom 3, die wir vom Neandertaler geerbt haben, schützen vor RNA-Viren, eben auch dem Coronavirus, weil die ein Enzym kodieren, das RNA degradiert. Also es gibt positive Effekte, die Neandertaler-Gene hervorrufen, und es gibt negative Effekte, ich glaube, am Ende hält sich ziemlich die Balance.

00:18:29: Janika Kiltz Die Neandertaler-DNA hat also sowohl positive als auch negative Auswirkungen. Die Wahrscheinlichkeit, an HIV zu erkranken, wird um etwa 27% reduziert und im Falle von Corona gibt es übrigens neben dem Hochrisiko-Gen auf Chromosom 3 auch noch eine Gengruppe auf Chromosom 12, die vor einem schweren Verlauf schützt. Hugo Zeberg bezeichnet das genetische Vermächtnis des Neandertalers daher als ein zweischneidiges Schwert. Wie ist man auf den Zusammenhang mit Corona aufmerksam geworden?

00:18:59: Elena Essel Also was man für solche Studien macht, ist, dass man sogenannte Biobanks durchforstet, das sind Datenbanken, in denen genetische Daten von ganz vielen Patientinnen und Patienten hinterlegt sind und dann eben die klinischen Daten assoziiert werden können mit diesen genetischen Daten. Und was man im Fall von diesem Corona-Risikofaktor gemacht hat, ist, man hat geguckt in der Kohorte von Corona-Patientinnen und -Patienten, ob es da Gene gibt, die besonders häufig auftreten oder eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, einen schweren Corona-Verlauf zu haben, wenn sie bestimmte Gene tragen. Und da ist eben dieses Gen auf Chromosom 3 ganz, ganz prominent aufgefallen. Und dann hat man geguckt, was ist denn das für ein Gen? Wo kommt das Gen her? Und wenn man dann eben guckt und vergleicht dieses Gen mit Neandertaler-Genen, da sieht man ach, okay, dieses Gen auf Chromosom 3 ist tatsächlich ein Gen, das wir vom Neandertaler geerbt haben.

00:19:51: Janika Kiltz Das ist wirklich super interessant. Aber ich muss kurz klarstellen, dass Biobanks nicht das gleiche wie Genom-Datenbanken sind. Ich denke, Sie meinten an dieser Stelle wahrscheinlich Genom-Datenbanken, Frau Essel, da Biobanken reine Proben-Sammlungen sind. Den Unterschied werden wir uns in einer zukünftigen Episode noch anschauen. Aber zurück zum Thema. Ist es denn möglich, aus diesem Wissen über genetische, ja, Nachteile, wenn man so möchte, konkrete Behandlungsmaßnahmen für Krankheiten abzuleiten?

00:20:20: Elena Essel Also bei den Genen, die für Corona-Risikofaktoren zu verantwortlich sind, ist man noch nicht soweit, dass man da direkt Behandlungsmöglichkeiten draus ableiten kann. Es gibt aber andere Gene, die mit dem Neandertaler assoziiert sind, bei denen das schon möglich ist. Zum Beispiel gibt es die Beobachtung bei einem Neandertaler… oder bei einem vom Neandertaler vererbten Gen, das zusammenhängt mit einer Verringerung an Frühgeburten. Das hängt zusammen mit einem Progesteron-Rezeptor. Durch das Wissen kann man jetzt quasi die Behandlung anpassen und kann Frauen, die dieses Gen tragen, einfach Progesteron in der Schwangerschaft verabreichen und damit die Chance verringern, dass eine Frühgeburt auftritt. Also es gibt durchaus Fälle, in denen man dann direkt aus diesem Wissen auch eine Behandlungsmöglichkeit ableiten kann.

00:21:06: Janika Kiltz Obwohl die Neandertaler also vor etwa 40.000 Jahren verschwunden sind, wirken ihre Gene immer noch in uns. Heißt das, dass sie uns auch weiterhin erhalten bleiben werden? Oder könnte die Neandertaler-DNA aus unserem Genom auch verschwinden? Gibt es dazu Prognosen?

00:21:22: Elena Essel Prognosen würde ich so vielleicht nicht sagen. Also es ist tatsächlich so, dass wir nicht alle die gleichen Neandertaler-Gene tragen. Also du trägst wahrscheinlich andere Bereiche vom Neandertaler als ich trage. Insgesamt könnten wir theoretisch mit allen DNA-Schnipseln, die jeder von uns trägt, ungefähr 40 Prozent des Neandertaler-Genoms wieder zusammenpuzzlen, mit diesen zwei Prozent von dir und zwei Prozent von mir und so weiter und so fort. Es gibt aber Gene, die ganz negative Auswirkungen hatten und die sofort… oder nicht sofort, aber super schnell eliminiert wurden. Dadurch, dass die so negative Auswirkungen hatten, war einfach die Fitness von den Personen, die diese Gene getragen haben, deutlich schlechter und dementsprechend wurden die Gene dann sozusagen ausselektiert. Und das Gleiche gibt es auch andersrum, dass Gene in einem superpositiven Effekt haben und sich dann sozusagen fixieren im Genom, die Fitness erhöhen und dadurch häufiger auftreten. Dadurch, dass aber der Prozess ja schon jetzt mittlerweile ein paar tausend Jahre her ist, ist es jetzt relativ unwahrscheinlich, dass manche Gene, die jetzt noch Leute tragen vom Neandertaler, jetzt verschwinden oder wieder auftauchen, alles, was super starke, positiv oder negative Auswirkungen hat, ist jetzt eigentlich schon selektiert. Was natürlich passieren kann, wie in so einem Fall von Corona, dass einfach neue Faktoren, äußere Faktoren auftreten, die eine Selektion in die eine oder die andere Richtung hervorrufen können, ist aber auch ein bisschen schwierig, vorherzusagen, weil so viele andere Faktoren da noch eine Rolle spielen, gerade in der heutigen Zeit, wo wir einfach durch Medikamente und medizinische Behandlungen einen so großen Einfluss nehmen auf die Fitness, dass die Selektionen im eigenen oder im klassischen Sinne dann vielleicht gar nicht mehr so eine große Rolle spielt bei den Genen. Rein theoretisch, wenn wir diese 40 Prozent, die wir jetzt mit unseren Schnipseln zusammenbasteln können, sind die Gene, die relativ häufig auftreten. Und dann gibt es noch sogenannte Rare Variants als seltene Varianten, wo wir einfach viel, viel mehr heutige Menschen sequenzieren müssten, um auch diese seltenen Varianten zu bekommen. Und es gibt Berechnungen, dass man wahrscheinlich bis zu 90 Prozent des Neandertaler-Genoms wieder rekonstruieren könnte, wenn man einfach mehr moderne Menschen sequenzieren würde. Was ich persönlich ziemlich beeindruckend finde, dass eigentlich in der jetzigen menschlichen Population quasi fast ein komplettes Neandertaler-Genom noch vorhanden ist, nur eben verteilt auf alle Menschen.

00:23:43: Janika Kiltz Der Neandertaler lebt also förmlich in uns allen weiter und wird auch in Zukunft noch unser Weggefährte bleiben. Damit ist er aber möglicherweise nicht der einzige, denn es gibt noch andere Frühmenschen. Frau Essel, haben wir auch die DNA von anderen Frühmenschen sequenzieren können?

00:24:00: Elena Essel Zum heutigen Tag haben wir leider nur von einem weiteren frühen Menschen die DNA sequenzieren können. Das ist der Denisova-Mensch aus der Denissowa-Höhle in Russland. Und da kommt zum Tragen, dass die… also das ist eine Höhle, die in Sibirien liegt, wo man sehr kalt… kaltes Klima hat. Das ist fast Permafrost und das ist super für DNA-Erhaltung. Wenn man jetzt andere Frühmenschen anguckt, zum Beispiel den Homo floresiensis aus Indonesien, da ist tropisches Klima, da ist die DNA-Erhaltung einfach furchtbar schlecht und dementsprechend ist es einfach viel, viel, viel schwieriger, alte DNA aus solchen Fossilien zu sequenzieren.

00:24:35: Janika Kiltz Obwohl es auch Funde anderer Frühmenschen gibt, ist es aufgrund schlechter klimatischer Erhaltungsbedingungen nur möglich gewesen, Denisova-Menschen zu sequenzieren. Da die Neandertaler auch in gemäßigten Klimazonen heimisch waren, ist es nicht sonderlich verwunderlich, dass wir von ihnen deutlich mehr und auch deutlich besser erhaltene Überreste finden konnten. Der Denisova-Mensch ist ein entfernter Verwandte des Neandertalers und hat, ähnlich wie er, ein hervorstehendes Gesicht und auch ein breites Becken. Jedoch ist sein Gesicht breiter als das des Neandertalers und des Homo sapiens. Tragen wir denn auch ihre DNA in uns?

00:25:12: Elena Essel Tatsächlich ja. Die DNA von den Denisova-Menschen findet man überwiegend im südost-asiatischen Raum neben der Neandertaler-DNA. Also es ist quasi ein ähnliches Muster wie bei den Neandertalern, dass sich moderne Menschen… dass sie dort die Denisova-Menschen getroffen haben und sich gepaart haben und Nachfahren gezeugt haben und ihre DNA bis heute in den modernen Menschen weiterlebt.

00:25:35: Janika Kiltz Die Genvariante I207L, die uns der Denisova-Mensch vermacht hat, soll beispielsweise unser Immunsystem stärken und unsere Reaktion auf Entzündungen fördern. Die Neandertaler-Forschung hat viele technologische Entwicklungen durchlaufen. Was ist eine zentrale neue Erkenntnis, die mit der Verbesserung der Genom-Sequenzierung gewonnen werden konnte?

00:26:04: Elena Essel Ich denke, die größte Überraschung der Neandertaler-Genom-Forschung war, dass wir alle ein bisschen Neandertaler-DNA in uns tragen. Die Erkenntnis war eben erst möglich, als man wirklich ganze Neandertaler-Genome sequenzieren konnte und nicht nur kleine Fragmente oder kurze, kurze Stücke aus dem Neandertaler-Genom. Mit der Verbesserung der Methoden über die letzten Jahrjahrzehnte ist es einfach möglich, immer mehr Daten zu generieren und von immer mehr Individuen Daten zu generieren. Und das erlaubt dann natürlich einen viel tieferen Blick in die Vergangenheit zu werfen und wirklich ganz tief in… nicht nur in die Genome zu gucken, aber auch in Populationsstrukturen zu gucken. Zum Beispiel innerhalb von einer Höhle hat dort immer der gleiche, die gleiche Population an Neandertalern gelebt oder gab es da vielleicht auch Wechsel, dass eine Neandertaler-Gruppe eine andere Neandertaler-Gruppe abgelöst hat und hängt das vielleicht mit klimatischen Veränderungen zusammen. Gibt es Korrelationen zwischen bestimmten Tieren, die wir finden in den Fossilien und dem Auftreten von Neandertalern oder modernen Menschen in bestimmten archäologischen Fundstätten.

00:27:05: Janika Kiltz Doch trotz des großen technologischen Fortschritts durch die Entwicklung des Next Generation Sequencing gibt es immer noch einige ungelöste Fragen.

00:27:13: Elena Essel In vielen Bereichen weiß man… also kann man einfach durch die Datierung, kann man sagen, okay, wenn das jetzt 20.000 Jahre alt ist, dann kann das nicht vom Neandertaler kommen. Aber gerade so in diesem Zeitraum zwischen… wo sich Neandertaler und moderner Menschen getroffen haben, also so vor 40.000 Jahren, war es ganz unklar, wer ist jetzt der Macher oder die Macherin von diesem kulturellen Objekt, sage ich mal. Es gibt ganz viele transitional industries, wo quasi in der archäologischen Fundstätte, in der Industrie, also in den Stein- oder in den Knochenwerkzeugen, ein ganz deutlicher Unterschied von einer Schicht zur nächsten Schicht zu beobachten ist, wenn es dann keine Fossilien gibt, die eindeutig einem modernen Menschen oder eindeutig dem Neandertaler zugeordnet werden können, ist es super, super schwierig zu sagen, okay, diese Werkzeuge hat ein Neandertaler oder ein moderner Mensch gemacht. Also gerade diese Zeitspanne, wo Neandertaler und moderner Menschen sich überlappt haben, ist da super spannend und ich glaube, da sind noch super viele Fragen offen, die wir jetzt gerade noch nicht beantworten können, aber mit weiterer Methodenentwicklung hoffentlich in zehn Jahren beantworten können.

00:28:16: Janika Kiltz Wir haben heute gelernt, dass jeder nicht aus Afrika stammende Mensch, rund 2% Neandertaler-DNA in sich trägt. Außerdem unterscheiden sich diese DNA-Schnipsel von Mensch zu Mensch und bringen auch unterschiedliche Auswirkungen – positiv wie negativ – mit sich. Die Neandertaler-Forschung ist wirklich ein gewaltiges Themengebiet, das man in so kurzer Zeit eigentlich gar nicht abhandeln kann. Interessierten rate ich deswegen, auf der Seite des Max-Planck-Instituts vorbeizuschauen und sich die vielen spannenden Entdeckungen, auch die eines potentiellen Sprach-Gens, einmal genauer anzusehen. Darüber hinaus haben wir natürlich auch einige hilfreiche Links und Publikationen in unseren Shownotes gesammelt. Wer zudem noch genauer wissen möchte, was DNA eigentlich ist, kann sich außerdem gerne unsere erste Folge „Der Ursprung des Lebens“ anhören. In dieser Folge sprechen Barbara und Professor Dr. Hannes Mutschler über die verschiedenen Theorien, wie das erste Leben und damit auch die erste DNA entstanden sein könnte. Welche Auswirkungen der Neandertaler-DNA sind euch noch bekannt? Antwortet uns auf unserer Homepage www.ghga.de/de/codedeslebens oder auf unserem Twitter-Account @codedeslebens. Dieser Podcast wurde präsentiert von GHGA. Wir bieten Infrastruktur, in welcher Genomdaten sowie weitere medizinische Daten sicher gespeichert und kontrolliert zugänglich gemacht werden können. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanziert und ist Teil der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur. Weitere Informationen findet ihr unter www.ghga.de. Vielen Dank fürs Zuhören und auch nochmal einen herzlichen Dank an unseren heutigen Gast, Frau Elena Essel. Auf Wiederhören!