Public Release: 

Erste version des Neandertaler-Genoms vollendet

Max-Planck-Gesellschaft

Diese Pressemitteilung ist verfügbar auf Kroate, Englisch, Russe und Spanisch.

Das Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und die 454 Life Sciences Corporation in Branford (Connecticut) werden am 12. Februar auf einer Pressekonferenz in Leipzig und gleichzeitig auf der Jahresversammlung der American Association for the Advancement of Science (AAAS) in Chicago die Fertigstellung einer ersten Version des Neandertaler-Genoms bekannt geben.

Das Projekt wird durch Professor Svante Pääbo, Direktor der Abteilung für Evolutionäre Genetik am oben genannten Institut, geleitet und durch finanzielle Mittel der Max-Planck-Gesellschaft ermöglicht. Professor Pääbo und seine Kollegen haben mittels speziell für dieses Projekt entwickelter Methoden mehr als eine Milliarde DNA-Fragmente sequenziert, welche aus drei verschiedenen kroatischen Neandertaler-Fossilien extrahiert wurden. Die so erhaltene Neandertaler Genomsequenz wird die evolutionäre Beziehung von Menschen und Neandertalern klären und dazu beitragen die genetischen Veränderungen zu identifizieren, welche es dem heutigen Menschen ermöglicht haben, sich vor etwa 100.000 Jahren von Afrika ausgehend über die gesamte Welt zu verbreiten.

Neandertaler waren die nächsten Verwandten der heutigen Menschen. Sie lebten in Europa und Teilen von Asien, bevor sie vor etwa 30.000 Jahren ausstarben. Seit nun mehr als einhundert Jahren versuchen Paläontologen und Anthropologen die evolutionäre Beziehung von Neandertalern und heutigen Menschen aufzuklären. Professor Pääbo, ein Pionier auf dem Gebiet der Erforschung alter DNA, trug erstmals zur Beantwortung dieser Frage bei, als er im Jahre 1997 mitochondriale DNA von Neandertalern sequenzierte und analysierte. Gemeinsam mit der Firma 454 Life Sciences kann Professor Pääbo nun einen Meilenstein in der Neandertaler-Forschung verkünden. Die beiden Gruppen haben gemeinsam mehr als drei Milliarden Basen Neandertaler-DNA sequenziert und somit die erste Version des gesamten Neandertaler-Genoms rekonstruiert. Insgesamt decken die Fragmente mehr als 60% des gesamten Neandertaler-Genoms ab. Die Sequenzen können nun mit den bereits sequenzierten Genomen von Menschen und Schimpansen verglichen werden um festzustellen, wie das Genom der ausgestorbenen Neandertaler von dem des heutigen Menschen abweicht.

Bereits im Jahre 2006 zeigte Professor Pääbos Arbeitsgruppe gemeinsam mit 454 Life Sciences, dass es mittels der 454-Technologie möglich ist, Zellkern-DNA von spätpleistozänen Arten, wie beispielsweise die des Mammuts und des Neandertalers, zu bestimmen. Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Publikation initiierten Professor Pääbo und Dr. Michael Egholm, Vizepräsident für Forschung und Technik bei 454 Life Sciences (einer Firma der Roche-Gruppe), dieses ehrgeizige Projekt der Neandertaler-Genom-Sequenzierung. Gemeinsam konnten die beiden Gruppen vielfältige technische Schwierigkeiten überwinden und sind nun in der Lage, einen ersten Blick auf das Genom des ausgestorbenen Urmenschen zu ermöglichen.

Essentiell für die Sequenzierung war die von der Leipziger Gruppe etablierte Herstellung von DNA-Sequenzier-Bibliotheken unter Reinstraumbedingungen, welche es gewährleisten, die Experimente nicht mit DNA heutiger Menschen zu kontaminieren. Die Gruppe entwarf auch spezielle Erkennungssequenzen, welche an die Moleküle der alten DNA unter Reinstraumbedingungen gekoppelt werden. Diese Erkennungssequenzen ermöglichen es auch, die Kontamination mit anderen DNA-Quellen während der eigentlichen Sequenzierung auszuschließen, was in den Pilotexperimenten von 2006 noch ein Problem darstellte. Mittels kleinster Mengen radioaktiv markierter DNA konnten sie Schritte im Sequenzierablauf identifizieren, an denen ein Verlust der extrahierten alten DNA auftrat. Gemeinsam mit anderen Weiterentwicklungen konnte die benötigte Menge des kostbaren Fossilienmaterials drastisch reduziert werden. Die nun erreichte erste Version des Genoms konnte daher von weniger als einem halben Gramm Knochen erzeugt werden.

Um verlässlich Neandertaler-DNA-Sequenzen mit denen von Menschen und Schimpansen vergleichen zu können, hat die Leipziger Arbeitsgruppe detaillierte Studien durchgeführt um zu erfahren, an welchen Stellen chemische Veränderungen an alter DNA auftreten und wie sich diese auf die Sequenzierung auswirken. Die Forscher haben dabei herausgefunden, dass die Veränderungen überwiegend an den Enden der Moleküle auftreten und auf eine bestimmte Veränderung einer der Basen in der DNA zurückzuführen ist, die im Laufe der Zeit in den Fossilien entsteht. Sie haben dieses Wissen angewendet um DNA-Fragmente des Neandertaler-Genoms von denen der Mikroorganismen, welche über die Jahrtausende in den Knochen eingedrungen sind, zu unterscheiden. Sie entwickelten auch spezielle Computeralgorithmen, um die Neandertaler-DNA-Fragmente einander zuzuordnen und sie mit dem menschlichen Genom zu vergleichen.

Insgesamt hat die Gruppe die Sequenzen von über 100 Millionen DNA-Fragmenten aus Fossilien mittels der 454-Technologie und über eine Milliarde mittels der Solexa-Technologie, einer weiteren Sequenzierplattform, welche insbesondere für viele kurze DNA-Fragmente geeignet ist, bestimmt. Ein Großteil der Sequenzen kommen von Neandertaler Knochen aus der Vindija Höhle in Kroatien, welche die Leipziger Arbeitsgruppe in Rahmen einer Langzeitkooperation zwischen der Kroatischen Akademie der Wissenschaften und Künste und der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften untersucht. Um zu prüfen, ob die Beobachtungen für diese Neandertaler auch für andere Neandertaler gültig sind, haben die Forscher auch mehrere Millionen Basenpaare von Neandertalern anderer Fundorte bestimmt. Professor Javier Fortea und seine Kollegen aus Oviedo (Spanien), haben 43.000 Jahre alte Neandertalerknochen unter sterilen Bedingungen an der El Sidron-Fundstelle in Spanien freigelegt und für das Projekt zur Verfügung gestellt. Dr. Lubov Golovanova und Dr. Vladimir Doronichev aus St. Petersburg (Russland) haben einen 60-70.000 Jahre alten Knochen aus der Mezmaiskaya Höhle im Kaukasus beigesteuert. Des Weiteren hat Dr. Ralf Schmitz vom Landesmuseum in Bonn gestattet, eine Probe des 40.000 Jahre alten namensgebenden Typus-Skeletts zu entnehmen, welches im Jahre 1856 im Neandertal gefunden wurde, etwa 10 km östlich von Düsseldorf. Die von diesen Knochen erhaltenen Neandertaler-Sequenzen werden es ermöglichen, die wichtigsten Entdeckungen von den kroatischen Neandertalern in verschiedenen Neandertalern, einschließlich des Typus-Skeletts (welches Neandertaler als eine eigenständige Gruppe definierte), zu bestätigen.

Für die Analyse des Neandertaler Genoms hat Professor Pääbo ein Konsortium von Wissenschaftlern aus aller Welt organisiert und plant, die Ergebnisse noch in diesem Jahr zu veröffentlichen. Sie werden, unter anderem, verschiedene Gene untersuchen, die für die neuere menschliche Entwicklung von besonderer Bedeutung waren, darunter FOXP2, ein Gen, welches beim heutigen Menschen in Verbindung mit Sprachfähigkeit gebracht wird. Außerdem sind die Forscher am Tau-Lokus und Microcephalin-1 interessiert, bei denen es sich um Gene handelt, die mit Alterung und der Entwicklung des Gehirns assoziiert werden. In heutigen Menschen wurden Varianten der beiden letzteren Gene entdeckt, für welche die Vermutung besteht, dass sie von Neandertalern an heutige Menschen vererbt wurden. Vorläufige Ergebnisse des Konsortiums um Professor Pääbo deuten aber darauf hin, dass Neandertaler, wenn überhaupt, nur einen sehr geringen Anteil der in den heutigen Menschen gefundenen Varianz beigetragen haben.

###

Am 12. Februar werden Professor Pääbo und andere Forscher des Max-Planck-Instituts, Dr. Egholm von 454 Life Sciences, sowie Paläontologen and Anthropologen aus Kroatien, Spanien und Deutschland, welche zu diesem Projekt beigetragen haben, für eine Pressekonferenz mit weiteren Details und für Fragen zur Verfügung stehen. Die Pressekonferenz wird in Leipzig stattfinden und gleichzeitig auf der Jahresversammlung der AAAS in Chicago übertragen. Sie beginnt 9:00 Uhr CST/16:00 Uhr MEZ. Journalisten werden die Möglichkeit haben, sich bereits eine Stunde vor Beginn der Pressekonferenz (8:00 Uhr CST/15:00 Uhr MEZ) über eine Webseite (http://www.eva.mpg.de/english/events.htm) anzumelden und sich auf die Live-Übertragung der Videokonferenz vorzubereiten. Fragen können vor und nach der Konferenz per Email an neandertal@eva.mpg.de geschickt werden. Professor Pääbo wird das Projekt ebenfalls in seinem Plenarvortrag auf der AAAS Jahresversammlung am 15. Februar in Chicago präsentieren.

http://www.eurekalert.org/images/release_graphics/pdf/Press_release_Croatian.pdf

Disclaimer: AAAS and EurekAlert! are not responsible for the accuracy of news releases posted to EurekAlert! by contributing institutions or for the use of any information through the EurekAlert system.