Dankzij het werk van paleogeneticus Svante Pääbo weten we dat gemiddeld twee procent van ons DNA afkomstig is van neanderthalers. Vandaag wint hij de Nobelprijs voor Geneeskunde. Eos sprak met hem in 2014: ‘Mogelijk hebben wij onze neiging tot zwaarlijvigheid geërfd van de neanderthaler’.
Dit artikel verscheen in december 2012 in Eos Wetenschap.
Toen Pääbo begin jaren 1980 aan de Universiteit van Uppsala moest kiezen in welke richting hij wilde afstuderen, zat hij met een dilemma. Zijn hart lag bij de egyptologie, maar de studie van het Oude Egypte was zowat het meest verstarde vakgebied dat hij zich kon indenken – lees: daar lag geen succesvolle internationale carrière in het verschiet. Na een uitstap richting moleculaire biologie, werd de paleogenetica zijn werkterrein. Zijn verstand stuurde hem daarom naar de laboratoria van de moleculaire biologie. Toch kon hij het tijdens zijn promotieonderzoek niet laten om uitstapjes te maken naar de Oude Egyptenaren. Op een dag kocht hij een stukje kalfslever dat hij drie dagen lang in de oven van het lab liet drogen – bij vijftig graden Celsius, geen slechte imitatie van het mummificatieproces. Toen iedereen zich begon af te vragen waar die indringende geur van verbrand vlees vandaan kwam, haalde Pääbo de volledig uitgeharde lever er stiekem uit. Tot zijn grote verbazing kon hij enkele honderden basenparen – de ‘letters’ van de DNA-code – identificeren. Dus dacht de jonge Zweed dat hetzelfde moest lukken met DNA uit Egyptische mummies. En zo geschiedde. In 1985 plaatste het vakblad Nature de eerste DNA-analyse van een mummie op zijn cover.
Nooit zou de jonge Zweed nog terugkeren naar de moleculaire biologie. De paleogenetica was nu zijn werkterrein, zijn speeltuin, zoals hij het zelf uitdrukt in zijn boek Neanderthaler Man. In Search of Lost Genomes, dat begin dit jaar verscheen. Zijn grootste uitdaging, de volledige analyse van het neanderthalergenoom, bracht hij in 2009 tot een goed einde. Anno 2014 is Svante Pääbo een veelgevraagd spreker op wetenschappelijke conferenties. Eos kon hem strikken op het jaarlijkse feestje van de Europese Organisatie voor Moleculaire Biologie, dat plaatsvond in Parijs.
Pääbo (1955) voerde zijn promotieonderzoek uit aan de Universiteit van Uppsala, tussen 1981 en 1986. Hij begon zijn onderzoek in het domein van de celbiologie, maar schakelde al snel over naar de paleogenetica, de studie van ‘oud DNA’. Dat werk resulteerde in 1985 in een publicatie in Nature van de eerste DNA-analyse van een Egyptische mummie. Nadat hij z’n PhD had behaald, trok Pääbo naar de Verenigde Staten. Aan de University of California, Berkeley ontwikkelde hij methodes om DNA te isoleren uit restanten van uitgestorven diersoorten. In 1990 werd hij aangesteld als hoogleraar biologie aan de LMU München (Duitsland). Sinds 1997 is Pääbo directeur van het Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig, dat speciaal voor hem en zijn onderzoeksgroep werd opgericht. In 2009 maakte hij bekend dat hij het volledige genoom van de neanderthaler in kaart had gebracht. Een jaar later haalde hij opnieuw het wereldnieuws, toen hij met het DNA uit een minuscuul vingerkootje een nieuwe mensensoort, de Denisova-mens, definieerde. Begin dit jaar verscheen van hem het boek Neanderthaler Man. In Search of Lost Genomes (Basic Books)
Dankzij uw werk weten we dat gemiddeld twee procent van het DNA van de moderne Europeanen en Aziaten (en hun nazaten in Amerika en Australië) afkomstig is van neanderthalers. Was u verrast?
‘Niet echt. Dat Homo sapiens seks heeft gehad met de neanderthaler kun je nauwelijks schokkend noemen. Het zou pas vreemd zijn geweest als het nooit was gebeurd. Wél frapperend was dat we ook neanderthaler-DNA aantroffen in het genoom van moderne Chinezen, en zelfs in dat van mensen uit Papoea-Nieuw-Guinea. Blijkbaar was de neanderthaler toch geen typisch Europese mensensoort.’
Wat zijn de gevolgen voor de Out of Africa-theorie, die stelt dat de moderne mens uit Afrika komt, en vanaf 50.000 jaar geleden alle archaïsche mensensoorten buiten Afrika heeft weggeconcurreerd?
‘De vermenging van DNA duidt erop dat Homo sapiens niet zomaar de plaats heeft ingenomen van neanderthalers en andere soorten. Ikzelf ben voorstander van het idee van leaky replacement. Toen de eerste moderne mensen Afrika hadden verlaten, hebben ze zich ergens in het Midden-Oosten vermengd met de daar levende neanderthalers. Hun nakomelingen, die ik de replacement crowd noem, heeft zich vervolgens verspreid in de richting van Europa en Azië. Dat verklaart waarom we ook neanderthaler-DNA terugvinden bij Aziaten, en zelfs bij Aboriginals.’
Is al bekend wat wij precies hebben geërfd van de neanderthalers?
‘We hebben tot nog toe een vijftal genen kunnen identificeren die niet-Afrikanen gemeen hebben met de neanderthaler, maar die oorspronkelijke Afrikanen ontberen. Een van die genen codeert voor eiwitten die op cellulair niveau instaan voor de herkenning van lichaamseigen stoffen. Die eiwitten zorgen er dus voor dat lichaamsvreemde organismen die onze cellen binnendringen, worden herkend, waarna ons immuunsysteem de geïnfecteerde cel vernietigt. Tegelijkertijd zijn die eiwitten verantwoordelijk voor de typische afstotingsverschijnselen die optreden na een orgaantransplantatie. We vermoeden dat deze ‘neanderthalergenen’ ons beter bestand hebben gemaakt tegen ziekten die voorkwamen buiten het Afrikaanse moederland.’
‘En dan is er nog een specifiek type van het keratine-eiwit, een bestanddeel van onze huid en haren. Het is verleidelijk om dan te denken dat we onze lichte huid te danken hebben aan de neanderthaler – maar zover zijn we nog niet. En dan is er nog een gen waarvan we weten dat het een verhoogd risico op diabetes geeft. Mogelijk hebben we onze zwaarlijvigheid dus ook een beetje aan hen te danken.’
Uit een dijbeen uit Siberië kon de groep van Svante Pääbo vorige maand het genoom van een Homo sapiens reconstrueren die 45.000 jaar geleden leefde.
Een Russische kunstenaar die juwelen maakt uit mammoetbeenderen vond het dijbeen in 2008 langs de Irtysh-rivier in Siberië. Gelukkig had hij door dat het been menselijk was en verwittigde hij meteen de politie. Toen die zag dat het wel eens om een uitzonderlijk oud been kon gaan – het was al deels gefossiliseerd – stuurde ze het door naar Russische wetenschappers. Via hun netwerk kwam het uiteindelijk terecht in het Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig, dat onder leiding staat van Svante Pääbo.
Pääbo en z’n groep konden het been dateren (ongeveer 45.000 jaar oud) en het DNA analyseren – dat bleek opmerkelijk goed bewaard binnen in het beenmerg. Het genoom van deze Homo sapiens bleek twee procent neanderthaler-DNA te bevatten – evenveel als de huidige Europeanen en Aziaten. Dat wijst erop dat de man uit dezelfde groep van moderne mensen stamt die in het Midden-Oosten gedurende korte tijd samenleefde met de neanderthalers – de door Pääbo omschreven replacement crowd. De stukjes neaderthaler-DNA laten ook een nauwkeurigere datering toe van de kruising tussen Homo sapiens en Homo neanderthalensis: die zou tussen 60.000 en 50.000 jaar geleden hebben plaatsgevonden.
Als er iets is waaraan u een hekel had tijdens uw onderzoek, dan is het wel contaminatie van origineel DNA-materiaal. Haren, huidschilfers, zweet … van onderzoekers bevatten ook DNA en dat kan bij een analyse verward worden met het fossiele DNA.
‘Je kunt je niet voorstellen hoeveel frustratie dat probleem mij en mijn collega’s heeft gegeven. Op een bepaald moment konden we alleen weten dat een analyse niet bezoedeld was door ander DNA als we het eindresultaat al kenden – kortom als we al wisten waar we uiteindelijk naartoe gingen. Natuurlijk is dat geen goede manier om iets te ontdekken. Uiteindelijk hebben we elke contaminerende bijdrage (van bacteriën, van mensen, van plantenmateriaal) in detail moeten bestuderen om ze er nadien af te kunnen trekken. Alleen zo konden we een betrouwbare DNA-analyse van de neanderthaler maken.’
‘Ik ben er trouwens van overtuigd dat ook nu nog vele onderzoeksresultaten gecorrumpeerd zijn door contaminatie. Als je niet extreem voorzichtig werkt, en je maakt bovendien gebruik van de PCR-techniek (een standaardmethode om DNA-fragmenten te kopiëren zodat ze groot genoeg zijn om te kunnen worden geanalyseerd, red.), dan is de kans groot dat je jezelf voor de gek houdt met je onderzoek. Een schoolvoorbeeld daarvan is het fameuze dinosauriër-DNA, dat zogezegd in de jaren 1990 uit in barnsteen opgesloten insecten werd geïsoleerd. Dat bleek achteraf menselijk DNA. Het probleem is dat je DNA niet kunt dateren, wat je met fossielen vaak wel kunt.’
‘Op een dag zullen we in staat zijn om DNA te analyseren dat misschien wel een miljoen jaar oud is’
Nochtans hebt u geen al te hoge pet op van de klassieke paleontologie. En eigenlijk hebt u het vakgebied door de paleogenetica deels overbodig gemaakt. In 2010 definieerde u zelfs een compleet nieuwe mensensoort, de Denisova-mens, zuiver op basis van DNA.
‘De Denisova-mens is een mooi voorbeeld van hoe je alleen op basis van genetisch materiaal een doorbraak kunt forceren in de evolutionaire geschiedenis van de mens. Of het inderdaad om een echte aparte mensensoort gaat, daarover wil ik me nog niet uitspreken. Maar alles lijkt erop dat de Denisova-mensen zich hebben afgescheiden van de Aziatische neanderthalers vóórdat Homo sapiens Afrika verliet – dus ze hebben langer bestaan dan wij.’
‘Ik denk dat de paleontologie zeker nog haar bestaansrecht heeft, al was het maar omdat er nog zoveel fossielen onder de grond liggen die wachten op ontdekking. Maar de paleogenetica is nu op het punt gekomen dat ze een volwaardige medestander is geworden in de interpretatie van onze evolutionaire geschiedenis.’
Tot waar reikt de horizon van paleogenetica?
‘Natuurlijk kunnen we niet helemaal terug tot het ontstaan van het leven, of pakweg de tijd van de dinosauriërs. Daarvoor is het spontane uiteenvallen van DNA-moleculen een te groot probleem. Toch denk ik dat we op een dag in staat zullen zijn om DNA te analyseren dat 500.000 jaar oud is – misschien zelfs een miljoen jaar oud. Wie weet wat we dan allemaal bovenhalen …’
Als we ons afvragen wie de neanderthalers waren, dan heeft dat ook betrekking op onszelf. Wat het betekent om moderne mensen te zijn, bijvoorbeeld. Vraagt u zich wel eens af hoe de wereld er zou hebben uitgezien als de neanderthaler niet was uitgestorven?
‘Ja, natuurlijk denk ik daarover na. Stel je voor dat ze het tweeduizend generaties langer hadden uitgehouden – dat lijkt niet veel, toch? – dan zouden ze nu onder ons zijn. Misschien zou het racisme dat we nu kennen dan wel een extreme variant hebben gehad, omdat ze toch duidelijk anders waren dan wij. Of misschien zouden we meer geëvolueerd zijn naar een ruimdenkende soort die niet zo’n groot onderscheid maakt tussen dieren en mensen.’
‘Tegelijkertijd vraag ik mij af wat ons nu zo speciaal maakt ten opzichte van de neanderthaler. Kenmerken die alle mensen op aarde bezitten en die ervoor hebben gezorgd dat we elke uithoek van onze planeet hebben verkend en gekoloniseerd. Wij hebben dat klusje geklaard in amper vijftigduizend jaar, terwijl de archaïsche mensensoorten er twee miljoen jaar de tijd voor hebben gehad. Waarom hebben zij nooit geprobeerd om zeeën, of zelfs oceanen over te steken?’
Dat onze voorouders zijn vreemdgegaan met neanderthalers, staat dus vast. In uw boek onthult u dat u zélf het resultaat bent van een slippertje (Pääbo is het buitenechtelijke kind van de Zweedse Nobelprijswinnaar Geneeskunde Sune Bergström). Heeft uw vader u geholpen bij uw onderzoek?
‘Mijn vader heeft een dubbelleven geleid. Zijn gezin in Stockholm mocht niet weten dat hij nóg een vrouw en een kind had – mijn moeder en ik dus. Maar zo goed als elke zaterdag was hij bij ons. Maar toen hij in 1982 de Nobelprijs kreeg uitgereikt, hebben we dat thuis op de televisie moeten volgen. Dat was een vreemde ervaring.'
