Neanderthaler-DNA leeft nog in ons voort. Maar wat heeft het voor invloed op onze menselijke eigenschappen?

Wat doet het neanderthaler-DNA in onze genen?

|
10 februari 2017, 9:05am

Toen een paar jaar geleden het complete neanderthaler-genoom geïdentificeerd werd, bleek dat mensen met Europese of Aziatische voorouders nog zo'n twee tot vijf procent neanderthaler-DNA met zich meedragen. Maar wat betekent dat precies?

We weten dat de neanderthaler-genen betrokken zijn bij typisch Europese uiterlijke kenmerken zoals huidskleur. Maar dat is lang niet het enige. Ook ons immuunsysteem, de bloedstolling en zelfs bepaalde hersennetwerken hebben typische genetische afwijkingen die zijn te herleiden naar onze neanderthalervoorouders.

Ik sprak met Nico van Straalen, professor aan de afdeling Dierecologie van de Vrije Universiteit in Amsterdam, om na te gaan wat ons genetische verwantschap met de neanderthaler nou eigenlijk betekent.

Toen Homo sapiens zo'n honderdduizend jaar geleden vertrok van het Afrikaanse continent, liepen zij voor het eerst de neanderthaler tegen het lijf. Met zijn overmatige haargroei, knokige schedel en gedrongen postuur was het een heel anders uitziende mensensoort. En toch is daar seks uit voortgekomen. Hmm.

Ik vroeg aan Van Straalen hoe het mogelijk is dat twee totaal verschillende mensensoorten ooit met elkaar hebben gekruist, maar hij laat mij inzien dat dit eigenlijk niet zo opzienbarend is: "We mogen blij zijn dat mensen en chimpansees geen levensvatbaar nageslacht kunnen produceren," zegt hij.

Op de seksuele drift van de mens is nu eenmaal weinig vat te krijgen. Mogelijk had het destijds zo zijn voordelen om met de neanderthalers te mengen. Zij vestigden zich al zo'n 600.000 jaar eerder in Europa en Azië en hadden zich beter op de noordelijke omgeving aangepast, aan het koude klimaat, de zwakke zon en de lokale microben.

Neanderthaler

Reconstructie van een neanderthaler. Beeld: Wikipedia

Opmerkelijk is dat het meestvoorkomende neanderthaler-gen van invloed is op onze huid. Het zogenaamde BNC2-gen is medebepalend voor onze huidtint en het aantal sproeten dat je hebt. Zo'n zeventig procent van de Europeanen bezit een variant afkomstig van de neanderthaler. In de tijd dat Homo sapiens uit het zonovergoten Afrika emigreerde was de huid van de neanderthaler al veel lichter. De lichtere huidtint bood voordelen in de noordelijke gebieden met zwak zonlicht, vanwege een efficiëntere opname van vitamine D. Deze eigenschap werd makkelijk overgenomen door te kruisen.

In Tibet leeft een specifieke bevolkingsgroep, waarbij kruising van twee mensensoorten volgens Van Straalen duidelijk tot voordelen heeft geleid. Het Tibetaanse plateau in Centraal-Azië is een hoogvlakte op een hoogte van vierduizend meter, en het zuurstofgehalte is er ongeveer veertig procent lager dan op zeeniveau. Het lage zuurstofgehalte kan zorgen voor gezondheidsproblemen, en verhoogt de kans op het ontstaan van bloedpropjes, beroertes en zelfs miskramen. Dit is het gevolg van een overproductie van rode bloedcellen ter compensatie van het zuurstoftekort. Tibetanen zijn daarentegen kerngezond op grote hoogtes. Hun rode bloedcellen worden niet overmatig geproduceerd, maar kunnen relatief meer zuurstof vervoeren. Nu weten we dat de Tibetanen deze eigenschap te danken hebben aan een specifieke genvariant van het EPAS1-gen, dat bij negentig procent van de bevolking voorkomt en afkomstig blijkt te zijn van de 'denisova-mens'.

"Dat is ook een soort neanderthaler-mens, maar dan net anders," zegt Van Straalen. Denisova-mensen leefden vooral op het Aziatische continent, en in Azië en Oceanië leven nu nog bevolkingsgroepen met zo'n zes procent denisova-DNA in hun genen. Op het Tibetaanse plateau bleef de unieke EPAS1-genvariant behouden in de bevolking die op grote hoogtes leefden, terwijl het verloren is gegaan bij volkeren die lager bleven wonen.

Tibetaanse hoogvlakte

De Tibetaanse hoogvlakte. Beeld: Wikimedia Commons

In 2016 identificeerde een groep onderzoekers van het Max Planck Instituut in Duitsland een streng neanderthaler-DNA van 143.000 basenparen, dat nog aanwezig is in onze genen. Het omvat drie genen betrokken bij ons adaptieve immuunsysteem, een soort bewakingssysteem in ons lichaam dat helpt bij de afweer tegen ziekteverwekkers. De drie genen produceren bepaalde eiwitten – de zogeheten toll-like receptoren – die onbekende indringers herkennen, zodat het afweersysteem ze vervolgens kan aanvallen. Er bestaan verschillende versies van dit stukje DNA, maar tenminste twee stammen af van de neanderthalers en een van de denisova-mensen. De onderzoekers betrokken bij de vondst speculeren in hun artikel dat dit stukje neanderthaler-DNA de moderne mens heeft geholpen om "beter weerstand te kunnen bieden tegen de noordelijke ziekteverwekkers die in hun oorspronkelijke Afrikaanse leefomgeving niet voorkwamen," zo beschrijft het artikel.

Door deze genetische variant uitgebreid te vergelijken met medische data zagen wetenschappers bijvoorbeeld dat de neanderthaler-versie beter beschermt is tegen de bacterie die maagzweren veroorzaakt.

Maar een sterk ontwikkeld immuunsysteem heeft ook een nadeel: meer kans op allergieën zoals hooikoorts of stofallergie. Onophoudelijke niesbuien en andere allergische reacties worden namelijk veroorzaakt door een overgevoeligheid van het adaptieve immuunsysteem, omdat het onschuldige pollen of stofmijt aanziet voor gevaarlijke ziekteverwekkers.

Zo is er nog een eigenschap gelinkt aan neanderthaler-DNA die in onze moderne samenleving niet meer voordelig is. Er bestaat een neanderthaler-variant in Europeanen die zorgt voor een snellere bloedstolling. Dit was misschien gunstig toen mensen zich nog vaak begaven in bloederige gevechten met wilde sabeltandtijgers, maar tegenwoordig is het vooral een extra risicofactor voor een beroerte of trombose - een aandoening waarbij bloedpropjes de bloedvaten afsluiten.

In 2016 werden meer opvallende vondsten gedaan. Uit een grootschalige studie onder leiding van de Vanderbilt Universiteit in Nashville, werd medische en genetische data van 28.000 mensen van Europese afkomst vergeleken met het neanderthalergenoom. Hieruit bleek een verband met genen die de kans op depressie verhogen.

Ook werd gevonden dat neanderthaler-DNA is gelinkt aan een hoger risico op nicotineverslaving. Vooral de laatste bevinding was verwarrend. Op het Europese continent wordt pas sinds zo'n vierhonderd jaar tabak gerookt. De neanderthaler was toen al lang uitgestorven. Hoe kan onze drang naar een sigaret nou iets met onze oeroude voorouders te maken hebben? Een andere studie wees ook nog eens op een verband met genen gelinkt aan een hoger risico op schizofrenie.

Volgens de onderzoekers zegt een genetische link met allerlei psychologische processen niets over de psychische gesteldheid van de neanderthaler. Hij was heus geen kettingrokende, depressieve schizofreen. "De hersenen zijn ontzettend complex, dus het is waarschijnlijk dat de combinatie van genetisch materiaal afkomstig uit ouders die evolutionair gezien ver uit elkaar staan negatieve gevolgen meebrengt," zegt hoofdauteur Corinne Simonti in een persbericht.

Volgens Van Straalen worden vaak populistische commentaren geschreven over dit soort resultaten. "Mensen roepen dat de kruisingen tussen neanderthalers en mensen ons zogenaamd hebben opgezadeld met een labiele persoonlijkheid, maar zo moet je het niet zien," zegt hij.

Aannemelijker is de theorie dat het combineren van DNA betrokken bij de complexe systemen van onze hersenen de stabiliteit negatief kan beïnvloeden. Daarbij zou de kans op depressie met slechts twee procent verhoogd zijn. "Die twee procent [bovenop al die andere risicofactoren voor depressie] kan ik er nog wel bij hebben."

Hoewel neanderthaler-DNA dus inderdaad nog betrokken is bij functionele genen, is het eigenlijk verwonderlijk dat er maar zo'n klein percentage is achtergebleven. Ooit hebben onze voorouders – het directe nageslacht van de kruisingen – namelijk voor vijftig procent uit neanderthaler bestaan. Waar is de rest van die vijftig procent gebleven?

Twee studies die eind vorig jaar werden gepubliceerd in de wetenschappelijke tijdschriften PLOS Genetics en Genetics, kwamen beiden tot de conclusie dat neanderthaler-DNA mogelijk geleidelijk is verdwenen door natuurlijke selectie. Veel eigenschappen waren misschien juist onvoordelig. Neanderthalers leefden in barre, ijzige omstandigheden, en de populatie neanderthalers bleef duizenden jaren relatief klein. De keus in partners was beperkt en uit analyses van het neanderthalergenoom blijkt dat de genetische diversiteit laag was.

Er kwam waarschijnlijk dus meer inteelt voor, en als gevolg hielden onvoordelige genvarianten langer stand. Wanneer die vervolgens weer mengen in een grotere populatie, zoals die van de Homo sapiens, zullen ze door natuurlijke selectie ook weer sneller verdwijnen. De neanderthaler is waarschijnlijk dus niet zomaar uitgestorven in de klassieke zin, zoals de dodo of de mammoet, maar als het ware opgegaan in de moderne mens. En een deel van het minder gunstige DNA is zo beetje bij beetje uit onze genen verdwenen.