Ved å lese DNA-koden til våre fjerne forfedre, vil forsker og nobelprisvinner Svante Pääbo gi oss svar på hva det er som gjør oss til mennesker.
Den svenske genforskeren Svante Pääbo vant fjorårets nobelpris i medisin og fysiologi for sitt arbeid rundt menneskelig evolusjon. Han fikk prisen for å oppnå det «tilsynelatende umulige»: å kartlegge hele arvestoffet til neandertaleren, vår utdødde slektning. Pääbos forskning danner grunnlaget for et helt nytt forskningsfelt – paleogenomikk (se faktaboks). Med nye og avanserte genteknologiske metoder kan forskere kartlegge DNA-et fra mennesker og dyr som for lengst har utdødd. Funnene gir oss et innblikk i en verden som ikke lenger eksisterer, men som i stor grad definerer oss som mennesker.
– Svante Pääbos banebrytende oppdagelser gir oss muligheten til å stille et av de mest grunnleggende spørsmålene av dem alle: hva gjør oss unike? sa Anna Wedell, medlem av Nobelkomiteen, i sin tale ved nobelprisutdelingen.
Paleogenomikk
• Paleogenomikk er et forskningsfelt som handler om å gjøre genetiske analyser av fossile og prehistoriske levninger.
• Paleogenomikk har utviklet seg mye de siste årene i takt med nyvinninger innen bio- og genteknologi.
• Analyser av eldgamle DNA-prøver kan brukes for å få et innblikk i hvordan verden så ut for flere tusen – eller millioner – år siden.
• For eksempel har man brukt slike DNA-analyser til å forstå hvordan menneskegrupper har flyttet på seg over tid. I en nyere studie viste forskere hvordan mennesker fra Danmark og Nord-Europa fant veien til England lenge før vikingenes tid. Studien baserer seg på DNA-analyser av skjeletter som ble begravet i perioden år 200-1300 evt.
Et innblikk i vår ukjente fortid
Pääbo har gjennom hele sin karriere vært interessert i menneskeartens utvikling. Det første store gjennombruddet kom i 1997, da han sammen med kolleger sekvenserte DNA fra 40 000 år gamle beinrester. Dette klarte han til tross for de store utfordringene knyttet til DNA-forurensning fra bakterie-DNA og moderne menneske-DNA.
– Det øyeblikket som nok var det mest fantastiske var å lese den første DNA-sekvensen fra mitokondriegenomet til en neandertaler. Vi skjønte umiddelbart at beinrestene kom fra noe som lignet på mennesker, men ikke på et menneske som lever i dag. Det var da vi innså at det faktisk var DNA fra en utdødd menneskeart, sier Pääbo til tidsskriftet Nature.
Arkeologiske studier har vist at neandertalerne levde samtidig med det moderne mennesket, Homo sapiens, for omtrent 30 000 år siden. Man har lenge trodd at disse menneskeartene var så forskjellige at de ikke fikk barn sammen. Pääbos forskning motbeviser denne teorien. I 2010 presenterte han den første komplette kartleggingen av neandertalerens genom, og ved å sammenligne neandertalerens genom med menneskets genom, viste han at neandertalere og mennesker ikke bare møttes, men også fikk barn sammen.
«DNA-arkeologi»
Dette historiske møtet betyr at også du kan ha DNA som kommer direkte fra neandertalerne. Det viser seg nemlig at alle mennesker av europeisk eller asiatisk avstamning har rundt 1,5-2,5 prosent neandertal-DNA. Mennesker med afrikansk avstamning har – så vidt vi vet – ikke arvet gener direkte fra neandertalerne. Dette er fordi mennesker og neandertalerne først møttes etter at en gruppe mennesker utvandret fra Afrika for omtrent 70 000 år siden.
Svante Pääbo forteller at det som virkelig driver forskningen hans, er nysgjerrighet.
– Det er akkurat som når du gjør en arkeologisk utgravning for å finne ut mer om fortiden. Vi gjør utgravningene i det menneskelige genomet, sier Pääbo til New York Times.
En helt ny menneskeart
I 2008 fant russiske forskere en bitteliten beinrest av et fingerbein i Denisovagrotten, langt inne i Altajfjellene i Sør-Sibir (se bilde øverst). Grotten har lenge vært et viktig arkeologisk utgravningssted: her har man funnet eldgamle rester fra bjørn, mammut, nesehorn og neandertalere. Men det er særlig dette bittelille fingerbeinet som har gjort grotten verdenskjent. Da Pääbo og kolleger analyserte DNA fra fingerbeinet, fant de ut at det verken tilhørte et menneske eller en neandertal, men en hittil ukjent menneskeart. Den nyoppdagede menneskearten ble kalt Homo denisova.
Senere forskning har vist at våre forfedre også fikk barn med denisoverne og dette betyr at også denne menneskearten har satt sine genetiske avtrykk i det moderne mennesket. For eksempel har aboriginere og urbefolkningen på Melanesia, en øygruppe nord for Australia, omtrent fem prosent av DNA-et til felles med denisoverne, mens personer med europeisk avstamning ikke har mer enn 0,001 prosent til felles med denne menneskearten. Genvarianter som gjør tibetanere bedre tilpasset til å leve i ekstreme høyder, er sannsynligvis også arvet fra denisoverne.
Neandertaleren i deg
Det viser seg at noen av genvariantene som vi har arvet fra neandertalerne påvirker hvor utsatte vi er for å utvikle en rekke sykdommer og hvordan immunsystemet vårt reagerer på infeksjoner. I 2020 fant Pääbo og kolleger ut at mennesker med én bestemt neandertal-variant hadde høyere risiko for å få alvorlige komplikasjoner ved infeksjon med koronavirus.
En annen spennende studie er knyttet til vår evne til å føle smerte. Ved å studere verdens største biomedisinske database i Storbritannia viste Pääbo at mennesker med en spesifikk neandertal-genvariant har høyere sannsynlighet for å føle smerte og derfor også eldes raskere.
– Det er kanskje på tide å slutte å tenke på neandertalerne som brutale personer – kanskje de var ganske følsomme, sier Pääbo til The Guardian.
Kartleggingen av arvestoffet fra utdødde menneskearter har også gitt oss nye forutsetninger for å forstå hva det er som gjør oss mennesker unike. Forskningen har nemlig gitt oss et kart over genvarianter som finnes i det menneskelige genomet, men som ikke finnes i neandertal-genomet. Men forskere jobber fortsatt med å forstå hvordan disse genetiske forskjellene er knyttet til menneskelige egenskaper. Kan forskjeller i genetikken forklare hvorfor vi som art har utviklet mer avanserte kulturer og sosiale ferdigheter? Og hvorfor har det moderne mennesket overlevd som art, mens våre fjerne slektninger har dødd ut?
– Vi vil sannsynligvis aldri helt kunne forstå hva som skjedde i fortiden, men vi kan kanskje forstå noen viktige deler av fortiden. Jeg tror at det er noe spesielt med det at mennesker er sosiale og det moderne menneskets evne til å tilegne seg kunnskap, sier Pääbo til Nature.
Lager neandertal-hjerner med Crispr
Neandertalernes hjerner var omtrent like stor som menneskets hjerne, men forskere tror likevel det er noen grunnleggende forskjeller i hvordan neandertal-hjernen fungerte.
Stamcelleforskeren Alysson Muotri ved University of California, San Diego bygger videre på Pääbos forskning. Han bruker avansert stamcelleteknologi som nøkkel til å forstå hvordan menneskearten har utviklet seg. Fordi det ikke er mulig å forske på ekte neandertalhjerner, lager Muotri små replika i sitt laboratorium. Ved hjelp av stamceller kan man lage såkalte «hjerneorganoider», bittesmå hjernestrukturer som dyrkes i laboratoriet. Muotri og kolleger bruker genredigeringsteknologien Crispr for å sette inn neandertalgener i stamcellene, og lager på denne måten neandertalhjerneorganoider – eller «neanderoider». Ved å sammenligne menneskelige hjerneorganoider med neanderoidene prøver Muotri å finne ut hvordan den «moderne hjerne» har utviklet seg gjennom evolusjonen. Én forskningsstudie gikk på å sette inn en genvariant av genet NOVA1, som kun finnes i neandertalerne. Denne endringen påvirket hvordan hjerneorganoidene vokste og så ut: de fikk en ujevn og ruglete overflate i motsetning til de menneskelige hjerneorganoidene.
Også Svante Pääbo forsker på stamceller og minihjerner. En annen, nyere forskningsstudie Pääbo var med på fokuserte på et gen som heter TKTL1, som er involvert i utviklingen av hjerneceller. Neandertal-versjonen av dette genet gjør at dannelsen av hjerneceller går saktere.
Det er langt fra en hjerneorganoide til en ordentlig hjerne, men forskningen kan likevel gi et innblikk i hvordan spesifikke genvarianter har spilt en rolle i menneskets utvikling.
– Å gjenskape vev fra neandertalere eller denisovere skjer sannsynligvis ikke innenfor min tid. Men man kan jo drømme om å endre alle genene tilbake til våre forfedres tilstand. Å gjøre det vil innebære å gjøre rundt hundre endringer i genomet. Teknologien viser at det kan være mulig, sier Pääbo til Nature.
Neandertalerne
• Neandertalerne er menneskets nærmeste slektning.
• Disse fortidsmenneskene levde i en periode mellom 400 000 og 30 000 år siden.
• Betegnelsen neandertaler kommer fra «Neanderdalen», et område øst i Tyskland. Det var i dette området en gruppe arbeidere i 1856 fant beinrester fra det som senere skulle bli kalt neandertaler.
• Analyser av skjelett og hodeskaller fra neandertalerne viser at de var lavere og kraftigere bygd enn det moderne mennesket. De hadde også særegne ansiktstrekk som kort og bredt ansikt.
