Genetische analysen bieden steeds meer inzicht in de evolutie van de mens. Wij zijn een uitzonderlijk flexibele soort, die profiteerde van eigen genetische aanpassingen en van kruisingen met andere soorten.

De wording van de moderne mens begon met kleine veranderingen, zoals een verdubbeling van een gen op chromosoom 15 zo’n vijf miljoen jaar geleden. Een gen op chromosoom 1 verdubbelde drie keer, respectievelijk 3,5 miljoen jaar, 2,5 miljoen jaar en 1 miljoen jaar geleden. Aanvankelijk gebeurde er niet veel met de duplicaten, maar kleine veranderingen in de ‘slapende’ nieuwe genen leiden mettertijd tot belangrijke verschillen in de ontwikkeling van onze hersenen.

De vakbladen Science en Cell linkten ze aan de groei van ons denkorgaan: van zo’n 500 gram in het begin van de menselijke prehistorie, drie miljoen jaar geleden, tot een kleine 1500 gram nu. De genetische mutaties leidden tot een snellere deling van de embryonale cellen die voorlopers zijn van hersencellen. Zo konden onze hersenen evolueren tot een biologische supercomputer, waardoor wij de enige diersoort in de lange geschiedenis van het leven zijn die in staat is de basis van haar bestaan te ontrafelen.

Onderzoekers rekenen steeds meer op genetische analysen om te begrijpen hoe wij geworden zijn wat we vandaag zijn. Probleem daarbij is dat het DNA waarin de genetische informatie opgeslagen ligt, een fragiele molecule is, die vrij snel degenereert. Het oudste genoom dat tot nu toe is ontrafeld, is dat van een 700.000 jaar oud paard. Het oudste menselijke genoom waarvan de code in kaart werd gebracht, was 400.000 jaar oud. De genetica dekt dus nog maar een deel van onze prehistorie.

De oudste mens waarvan de genen werden onderzocht, was een denisovamens: een van de laatst opgespoorde mensensoorten die vooralsnog een mysterie blijft, want er zijn bijna geen fossiele resten van gevonden. De denisovamens was de eerste mensensoort die via genetische analyse werd ontdekt: op basis van DNA uit een piepklein stukje van een vingerkootje. Hij moet talrijker en wijder verspreid geweest zijn dan de bekende neanderthaler. Beide soorten waren een stuk zwaarder dan de moderne mens, met een gewicht van gemiddeld 100 kilogram. Wij zijn fragieler dan onze recentste verwan- ten.

Door het DNA van moderne mensen, neanderthalers, denisovamensen en chimpansees te vergelijken, konden wetenschappers 96 genen aanduiden die uitsluitend bij ons voorkomen. Van de meeste daarvan is de functie niet bekend, maar drie genen zouden een belangrijke rol spelen bij het stimuleren van de celdeling in de hersenen. Wat erop kan wijzen dat er in de meest recente fase van de menselijke evolutie een spurtje werd ingezet om nog slimmer te worden. Als wetenschappers de functies van de andere genen blootleggen, zullen we eindelijk weten wat ons tot zo’n unieke soort heeft gemaakt.

Genetische lappendeken

Wat de analysen duidelijk hebben gemaakt, is dat wij een genetische lappendeken zijn: een mengeling van genen van diverse soorten voorlopers die apart ontstonden, maar later met elkaar kruisten. Het wordt stilaan hét verhaal van de mens: wij zijn een cocktail van verschillende soorten, die desondanks lustig seks met elkaar hadden. Een overzichtsartikel in Nature besloot in 2014 dat er geen rechtlijnige evolutie was van mensen die steeds groter werden, steeds meer rechtop gingen lopen, steeds grotere hersenen kregen en een steeds complexer sociaal gedrag vertoonden. Het grootste deel van de menselijke voorgeschiedenis leefden verschillende soorten in verschillende fasen van ontwikkeling, van vrij primitief tot meer gesofisticeerd, door elkaar.

De mens, in de ruimste betekenis van de term, heeft altijd blijk gegeven van een grote flexibiliteit, ook in zijn voeding. Daardoor was hij almaar beter aangepast aan veranderingen in zijn leefmilieu en klimatologische wijzigingen, met een afwisseling van vochtige en droge periodes – de mensheid zag het licht in het warme Afrika. De hersengroei was slechts een van de aanpassingen om de flexibiliteit te bevorderen. De evolutie naar meer (fysieke) gelijkheid tussen de geslachten, een deels carnivoor bestaan, een langere kinderzorg en een langer leven waren andere aspecten die ons gemaakt hebben tot de succesvolle soort die we vandaag zijn.

Een belangrijk deel van die evolutie vond plaats tussen 2,5 en 1,5 miljoen jaar geleden, toen de Homo erectus ontstond: de meest succesvolle mensensoort ooit, omdat ze (tot dusver) de enige is die het bijna een miljoen jaar heeft uitgezongen. De moderne mens is er amper 200.000 jaar, we hebben dus nog wat te gaan voor we het record breken. Fossiele vondsten wijzen uit dat de variatie in grootte in erectus vergelijkbaar was met wat we voor onze eigen soort vinden: met vrij grote individuen in omstandigheden met voldoende voedsel, en individuen die trager volwassen worden en langer leven in omstandigheden zonder al te veel roofdieren en parasieten (die hebben wij ‘onder controle gebracht’ door middel van jacht en geneeskunde).

Als wetenschappers de analogie maken met andere goed bestudeerde zoogdiergroepen, komen ze tot de conclusie dat grotere soorten met flexibele voedings- en andere gewoonten een neiging hebben om hun leefgebied uit te breiden. Het lijkt daarom logisch dat erectus de eerste mensachtige was die Afrika verliet en het Euraziatische continent exploreerde, vanaf zo’n twee miljoen jaar geleden. Als wij chimpanseeachtige apen waren geweest, zouden we nooit de wereld veroverd hebben. Chimpansees zijn nooit in staat geweest om elders dan in tropisch Afrika te leven.

Wetenschappers gaan ervan uit dat de grote flexibiliteit in denken en doen die wij in de loop der tijden verwierven, zich vaak pas achteraf in genetische aanpassingen heeft vertaald. Dat wordt mooi geïllustreerd door de vertraging waarmee ons genoom zich aan nieuwe voedingsgewoonten aanpaste nadat wij landbouwers waren geworden. Eind 2015 publiceerde Nature een soort catalogus van genen die veranderden nadat wij hier in Europa zo’n 10.000 jaar geleden massaal de overgang maakten van zwervende jager-verzamelaars naar territoriale landbouwers. Er werden veranderingen geregistreerd in genen met informatie over onze grootte, huidpigmentatie en oogkleur, en in genen die ons in staat stelden als volwassene melk te verteren – een directe aanpassing aan het gegeven dat we dankzij het domesticeren van dieren à volonté over melk konden beschikken. Er kwamen ook aanpassingen aan het immuunsysteem, ongetwijfeld om problemen verbonden aan een toenemende bevolkingsdichtheid op te vangen.

Genen voor dikker haar

Er was evenwel een strategie waarmee de moderne mens zich sneller genetisch kon aanpassen aan een nieuw leefmilieu: door gebruik te maken van genen van andere soorten. Nadat de Homo sapiens het Afrikaanse continent verlaten had om de rest van de wereld te veroveren, profiteerde hij van genen die neanderthalers en denisovamensen ontwikkelden om zich aan te passen aan de omstandigheden in hun leefgebieden. Die waren kouder dan wat hij gewend was, met meer afwisselende seizoenen. De Europeanen van nu hebben één tot vier procent van hun genen aan neanderthalers te danken. Onze moderne voorouder moet dus vrolijk gekruist hebben met de neanderthalers die hij ontmoette. Sommige neanderthalergenen raakten op die manier in zijn genoom geïncorporeerd.

De neanderthalers waren in de tijd van die ontmoetingen al minstens 200.000 jaar aanwezig in de koudere regionen van Europa en Azië, waar ze met andere parasieten geconfronteerd werden dan in Afrika. Genen uit hun afweersysteem verschaften moderne mensen, die vanaf ongeveer 50.000 jaar geleden frequent met neanderthalers in contact kwamen, ongetwijfeld een versnelling in de strijd tegen nieuwe parasieten. Onze rechtstreekse voorouders kregen ook genen voor een lichtere huid, waardoor ze meer toegang hadden tot het geringere zonlicht in deze contreien. Ze kregen eveneens dikker haar, waardoor ze minder warmte verloren.

Het is bekend dat de voorouders van de Tibetanen profiteerden van een gen dat ze erfden van de denisovamens: het gen speelt een rol in de samenstelling van het bloed en maakt het leven op grote hoogte mogelijk. In sommige Aziatische streken is tot vijf procent van de genen afkomstig van de mysterieuze voorloper, die zich vanuit het warme zuiden tot in Siberische grotten had verspreid, waar de wetenschap hem recent ontdekte. Hij kruiste ook met neanderthalers, wat de genetische analyse er niet makkelijker op maakt. Het aantal genen die wij van andere soorten meekregen was klein, maar hun effect was verhoudingsgewijs groot. Wij zijn een amalgaam van stukjes DNA van vele soorten, inbegrepen virussen en bacteriën.

Een recente studie in The Journal of Human Evolution besloot dat de gemeenschappelijke voorouder van de moderne mens en de neanderthaler ongeveer 700.000 jaar geleden leefde, maar dat belette niet dat onze voorouders zich gedroegen alsof we één grote familie waren – wat waarschijnlijk, zelfs biologisch gesproken, ook zo was. Het is evident dat kruising een effect in twee richtingen kan hebben. Vorige maand maakte Nature bekend dat er in het genoom van neanderthalers ook genen uit moderne mensen terechtkwamen, zoals een gen dat betrokken is bij de ontwikkeling van de lever en een ander dat een rol speelt in de ontwikkeling van het taalvermogen. Maar het is onduidelijk in welke mate ze het functioneren van neanderthalers beïnvloedden. Wetenschappers blijven ervan uitgaan dat de neanderthaler niet in staat was tot het soort communicatie dat wij hanteren.

Herders op paarden

Niet alleen ons samenleven met andere mensensoorten was chaotisch, ook in de migraties van onze voorouders is weinig lijn te bespeuren. In de herfst van 2015 beschreef Nature fossiele tanden van moderne mensen die in China gevonden werden, en die tussen 80.000 en 120.000 jaar oud zouden zijn. Wat zou impliceren dat onze rechtstreekse voorouders Afrika veel vroeger verlieten dan tot nu toe werd aangenomen. Hetzelfde blad rapporteerde enkele weken geleden dat er genetische aanwijzingen zijn dat moderne mensen en neanderthalers 100.000 jaar geleden al af en toe onderling kruisten, wat ook veel vroeger is dan eerder voor mogelijk werd gehouden. De Chinese ontdekkers van de tanden maken zich zelfs sterk dat de moderne mens niet in Afrika het licht zag, maar in China. Daarin worden ze evenwel niet door de meerderheid van de kenners gevolgd. Wel zeker is dat de moderne mens vroeger in Azië terechtkwam dan in Europa, waarschijnlijk omdat hij bij zijn verplaatsingen de tropische temperaturen volgde.

Na het uitsterven van de neanderthalers en de denisovamensen, zo’n 30.000 jaar geleden, bleven wij als enige mensensoort achter. De genetische vermenging van verschillende groepen mensen ging evenwel gewoon voort. Science liet weten dat er zo’n 3000 jaar geleden een enorme migratie van landbouwers uit het Midden-Oosten naar Oost-Afrika plaatsvond, waarbij de migrantenaantallen ongeveer een derde bedroegen van de bevolking op de plek van aankomst. Een verhouding waarbij de vluchtelingenstroom die wij nu proberen te verwerken klein bier is. Er is geen rechtstreekse klimatologische of andere oorzaak voor de massale volksverhuizing bekend. De belangrijke boodschap van de studie was dat Afrika niet uitsluitend de bron van migraties was, maar dat er ook mensen naartoe trokken.

Het blad Current Biology rapporteerde recent, onder meer op basis van een genetische analyse van fossiele vondsten uit ons land, dat de Europese bevolking tijdens de laatste grote ijstijd, zo’n 20.000 jaar geleden, flink werd uitgedund. Nog later, zo’n 14.500 jaar geleden, werden de Europese jager-verzamelaars bijna integraal vervangen door een groep mensen van wie de genetische oorsprong nog niet bekend is. Wel zeker is, op basis van een recent rapport in Nature Communications, dat West-Europa zo’n 5000 jaar geleden een invasie kende van de Yamnaya-cultuur: herders te paard die uit de steppes van de Kaukasus stamden en wier DNA nu in elke Europeaan te vinden is. Ze trokken ook de andere kant op en bereikten wat nu India is, waar een echte vermenging van Aziatische en Europese genen zou hebben plaatsgevonden.

Ten slotte kwam er begin dit jaar een intrigerend, maar moeilijk te beoordelen rapport in Public Library of Science One. Dat lijkt te suggereren, op basis van de analyse van 10.000 jaar oude fossiele beenderen gevonden in het zuidwesten van China, dat onze voorouders toen kruisten met een nog levende ‘archaïsche’ mensensoort die ze ook opgegeten zouden hebben – een soort kannibalisme dus. Het klinkt dramatisch, maar zolang er niet meer bruikbaar DNA uit de beenderen is gehaald, kan er niet veel meer over verteld worden. Het is wel duidelijk dat de menselijke prehistorie nog lang niet al haar geheimen heeft prijsgegeven.

DOOR DIRK DRAULANS

Als wij chimpanseeachtige apen waren geweest, zouden we nooit de wereld veroverd hebben.

De Europeanen van nu hebben 1 tot 4 procent van hun genen aan neanderthalers te danken.