EN / DA
Krop og sind

Vi bærer alle rundt på overflødig neandertal-DNA

Vi bærer alle sammen neandertal-DNA, som fortæller os hvem vores uddøde forfædre var men har ikke meget indflydelse på hvem vi er. Den genetiske information, der findes i alle menneskekroppens celler, danner grundlaget for udseende, fysiologi og adfærd. Samme information fortæller historien om vores forfædre og hemmelighederne om menneskets udvikling. En analyse af 27.566 islændinges DNA giver nu det hidtil mest præcise svar på de spor neandertalere efterlod i menneskets DNA for 50.000 år siden. Denne neandertal-arv udgør 2% af hver eurasiatisk genom, og denne studie viser at den påvirker menneskets biologi og sygdom meget lidt. Analysen gav ny interessant viden om neandertalernes liv og andre uventede forfædre og hvordan mennesker mødte dem.

Alle mennesker er genetisk unikke. Det meste af den genetiske kode, som vi bærer rundt stammer fra vores Homo sapiens-forfædre.

Alle menneskelige befolkninger uden for Afrika sporer deres aner tilbage til en gruppe, der rejste uden for Afrika for 60.000 år siden og senere befolkede resten af verden. Selvom genomerne fra ikke-afrikanske efterkommere stammer fra den Homo sapiens-gruppe, stammer en lille del af ca. 2% fra arkaiske mennesker: neandertalerne. Dette skyldes, at efter at de forlod Afrika, havde moderne mennesker og neandertalere efterkommere, sandsynligvis i Mellemøsten. Et internationalt forskerteam har samlet nye indsigter i den neandertaler natur fra fragmenterne, der blev tilbage i vores genomer for 50.000 år siden.

”De brikker i puslespillet har vi fundet ved at finkæmme over 27.000 islændinges genomer. Fordi vi finder forskellige fragmenter i hver person kunne vi rekonstruere 50% af neandertal-genomet. Ud fra tidligere studier har man fundet at fragmenter fra neanderthal genomet i menneskers arvemasse påvirker risiko for flere sygdomme (som diabetes, depression og øget afhængighed af nikotin), men vores nye studie tyder på, at neandertal-DNA har en mindre betydning for vores sundhed i dag,” forklarer professor Mikkel Heide Schierup fra Center for Bioinformatik (BiRC) på Aarhus Universitet.

En bedre billede

Det er en relativ ny metode til at spore gammelt DNA neandertal-fragmenter i vores DNA, udviklet af postdoc Laurits Skov på Center for Bioinformatik, der har dannet grundlaget for det ny studie. Den ny metode tog han og ph.d.-studerende Moisès Coll Macià med sig til Island, hvor genetikfirmaet deCODE ligger inde med genetiske data og helbredsoplysninger for over halvdelen af alle islændingene.

”DeCode Genetics har det bedste og største genomiske datasæt i hele verden. For eksaemple ved de præcist hvilken genkopi der stammer fra faderen og hvilken fra moderen. De kender også fænotypisk og sundhedsrelateret information for hver prøve såsom højde, kolesterol i blodet eller depression. Ved at kombinere deCODEs data og ekspertise med vores ny metode, startede vi et projekt 10 gange større end tidligere studier af neandertal-DNA i det menneskelige genom,” fortæller Laurits Skov.

Forskerne forsøgte at forbinde neandertaler-sekvenser med forskellige fysiske egenskaber eller øget sygdomsforekomst fra deCODE-databasen. I modsætning til tidligere undersøgelser fandt de, at neandertaler-DNA der findes i islændinge har haft meget lidt indvirkning på human biologi.

“Mange af de neandertal-ændringer, som man tidligere har fundet i moderne menneskers DNA, har man troet var forbundet med øget risiko for sygdomme. Men vores studie viser, at menneskelige gen-varianter, som var placeret lige ved siden af neandertaler-generne, er bedre forklaringer på risikoen,” forklarer Moisès Coll Macià.

Denne undersøgelse fandt egenskaber og sygdomme, som dette neandertalindhold påvirker: en lidt lavere risiko for prostatakræft, lavere koncentration af hæmoglobin, lavere højde og lidt hurtigere koagulering af blodplasma.

Andre arkæiske mennesker på scenen

Blandt alle fragmenter fandt forskerne, at en ikke ubetydelig del var mere tilknyttet et andet forhistorisk menneske end neandertalerne: denisovanerne.

Hidtil er denisovaner-gener primært fundet hos australske aboriginere, østasiater og mennesker i Papua New Guinea. Denne denisovan komponent i Island kan forklares med at neandertalere fik efterkommere med denisovanere, inden de mødte Homo sapiens, så de både overførte neandertal- og denisova-DNA til børnene,” forklarer Mikkel Heide Schierup.

En anden mulighed er, at Homo sapiens mødte denisovanere, længe før moderne mennesker mødte neandertalere.

”Begge forklaringer er lige sandsynlige, og begge forklaringer er en stor overraskelse. Det er en kendt sag, at en gruppe af vores forfædre forlod Afrika og for omkring 50.000 år blev blandet. Men det er en stor overraskelse, at den ene eller den anden af disse grupper også havde efterkommere med denisovanerne, som kommer lang væk fra (Sibirien), og dét er en relevant videnskabelig nyhed.

Ældre mødre og yngre fædre

Et stort nybrud ved den høje kvalitet af data fra deCODE er muligheden for at skelne hvilket af de to kopier af en persons DNA, der stammer fra faderen og hvilket fra moderen. Når én af DNA-kopierne indeholdt en neandertaler-sekvens og den anden en menneskelige sekvens – for de samme genomiske positioner – kunne forskerne sammenligne moderne mennesker og neandertalere ansigt til ansigt. Baseret på forskellen i antallet og typen af mutationer, der akkumuleres forskelligt i moderne mennesker og neanderthal-fragmenter, afslører studiet nye oplysninger om forældrenes alder for disse to menneskelige grupper.

”Analysen antyder, at neandertaler-kvinderne for 100-500.000 år siden gennemsnitlig blev mødre i en senere alder, end samtidige kvinder af arten homo sapiens gjorde i Afrika. Til gengæld blev neandertaler-mændene fædre i en yngre alder, end deres moderne afrikanske fætre gjorde,” siger Moisès Coll Macià.

Nærmest folkehelt

Studiet bygger på i alt tre måneders feltstudier hos deCODE Genetics på Island for de to unge danske forskere, Laurits Skov og Moisès Coll Macià på trods af, at de faktisk ikke har skullet indsamle data – men kun analysere og sammenligne eksisterende data. Alligevel var de tre måneders ophold en lærerig oplevelse for de to.

”Det var jo langtfra et klassisk feltstudie, og egentlig kunne vi jo sagtens have lavet analyserne online – i stedet for at tage til Island, men for at få adgang til deres data kræver deCODE Genetics, at deres forskere er fysisk til stede hos dem, da datasikkerhed er det allervigtigste for dem. Derudover er de meget kræsne med hvem de samarbejde med og til hvilke studier,” fortæller Moisès Coll Macià.

Det biofarmaceutisk selskab deCODE Genetics ligger da også inde med genetiske data fra mere end 160.000 islændinge – eller mere end halvdelen af befolkningen – på deres base i Reykjavik. Virksomheden blev grundlagt for 25 år siden af hjerneforskeren Kári Stefánsson med det formål at bruge genetiske data til at udvikle nye metoder til at identificere, behandle og forebygge sygdomme. Umiddelbart skulle man jo tro, at det ville møde stor modstand at have en privat virksomhed til at passe på genetiske data for en hel befolkning.

”Det gik op for os på vej i taxaen til deCODE Genetics, hvor chaufføren nærmest omtalte Kári Stefánsson som en folkehelt, at islændingene ser deCODE som en kæmpegevinst for landet. Jeg tror, at de har været utrolig gode til at være både åbne og inkluderende og gennem åbne arrangementer at vise befolkningen, hvordan de genetiske undersøgelser kan komme dem til gode ved bedre personlig behandling i fremtiden. Så der er meget at lære oppe hos dem for andre lande, der planlægger at gøre det samme,” konkluderer Moisès Coll Macià.

The nature of Neanderthal introgression revealed by 27,566 Icelandic genomes” er udkommet i Nature. Mikkel Heide Schierup modtog i 2018 støtte fra Novo Nordisk Fonden til projektet ”The extraordinary evolution of human sex chromosomes.”

Mikkel Heide Schierup
Professor
Bioinformatics focuses on developing computational methods for collecting, handling and analyzing biological data. Research ranges from formulating models and theories about biological systems, to constructing algorithms and developing computer programs, and requires expertise in many traditional disciplines. BiRC has a strong emphasis on molecular evolution, molecular population genetics, and statistical and algorithmic approaches to bioinformatics, and our research spans from addressing purely theoretical questions, to program development, applications and empirical collaborations.
Moises Coll Macià
PhD Student
Bioinformatics focuses on developing computational methods for collecting, handling and analyzing biological data. Research ranges from formulating models and theories about biological systems, to constructing algorithms and developing computer programs, and requires expertise in many traditional disciplines. BiRC has a strong emphasis on molecular evolution, molecular population genetics, and statistical and algorithmic approaches to bioinformatics, and our research spans from addressing purely theoretical questions, to program development, applications and empirical collaborations.