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Licht und Leuchten bei 3d‐Metallen

Komplexe von 3d-Metallen wie Chrom, Eisen oder Kupfer haben ähnliche Eigenschaften wie photochemisch aktive Komplexe der Edelmetalle. Sie sind daher eine ökonomisch und ökologisch sinnvolle Alternative. Damit die Energiewende gelingt, muss die Gesellschaft auf nachhaltige, ressourcenschonende Ene...

Ein Kiefer mit zwei Zähnen, der im Jahr 1980 in Tibet gefunden wurde, ließ sich jetzt durch Untersuchung seiner DNA dem Denisova-Menschen zuordnen. Dies ist das bisher größte Relikt dieser Menschenart und das erste, das nicht am ersten Fundort – der Denisova-Höhle – entdeckt wurde. Die dritte Art von Steinzeitmenschen nimmt dadurch langsam Gestalt an.
Im Dezember 2009 war Svante Pääbo vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig gerade auf einer Konferenz in den USA, als ihn über sein Handy eine sensationelle Nachricht erreichte. Sein Mitarbeiter Johannes Krause und dessen Doktorandin Qiaomei Fu hatten, während sie die Publikation des Neandertaler-Genoms vorbereiteten, nebenher die Mitochondrien-DNA aus einem kleinen Knochenfragment sequenziert. Sie hatten gehofft, auch dieses Fragment würde von einem Neandertaler stammen – so wie die anderen Knochen, die in derselben Höhle im Altai-Gebirge in Sibirien gefunden worden waren (Abbildung rechts).<figure><img src="https://media.graphcms.com/7jSaMTitRPqt7P6XJ12A"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Fundstücke aus der Denisova-Höhle: Zähne und Knochenfragmente in mehreren Ansichten, nummeriert in der Reihenfolge ihrer Erfassung. Orange, blau und schwarz stehen für die genetische Zuordnung der Proben: Denisovaner, Neandertaler beziehungsweise Homo sp.5)</figcaption></figure>
Das Ergebnis, das Pääbo von Krause in diesem Telefonat erfuhr, übertraf diese Hoffnung. Das Fragment gehört zu einer neuen Art von Steinzeitmenschen – der dritten neben Neandertaler und modernem Menschen, der als einziger Hominin überlebt hat. Weitere Genomstudien bestätigten dies. Doch der nach dem Fundort benannte Denisova-Mensch, in Anlehnung an den Neandertaler auch Denisovaner genannt, blieb mysteriös: Seine Existenz wurde nur in dieser einen Höhle nachgewiesen, und aus zwei Zähnen und einem Fingerknochen konnten die Forscher nicht auf seine Anatomie schließen.Dennoch können die Denisovaner keinesfalls unbedeutend gewesen sein, denn Genomforscher finden Spuren ihrer DNA auch in heutigen Menschen von Tibet bis Papua-Neuguinea. Ebenso tauchen genetische Merkmale der Neandertaler bei allen heutigen Menschen auf, die nicht rein afrikanischer Herkunft sind.1)Von den Neandertalern kennen wir etliche Skelette. Wir können uns ihr Erscheinungsbild vorstellen. Doch wie mag der Denisova-Mensch ausgesehen haben? Gibt es bereits in Museen Skelette ohne verwertbare DNA, die eigentlich zu den DNA-Proben ohne nennenswertes Skelett gehören und dieselbe Art von Urmenschen charakterisieren? Eine Entdeckung fast zehn Jahre nach dem ersten DNA-Befund weist darauf hin.<h2>Ein Kiefer aus Tibet</h2>Im Jahr 1980 wurde die rechte Hälfte eines menschlichen Unterkiefers mit zwei Backenzähnen in der Karsthöhle Baishiya im Tibet gefunden (Abbildung S. 62). Diese liegt 3280 Meter über dem Meeresspiegel. Kalkkrusten, die sich auf dem Kiefer abgelagert haben, wurden auf ein Alter von etwa 160 000 Jahren datiert. Dieser Fund gilt damit als mit Abstand frühester Nachweis einer menschlichen Präsenz im tibetanischen Hochland.<figure><img src="https://media.graphcms.com/T5MU3W5SOWphln5DOYS3"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Rechte Hälfte des menschlichen Unterkiefers mit zwei Backenzähnen, der in der Karsthöhle Baishiya im Tibet gefunden wurde; a) von vorne b) oben c, d) von der Seite und e) von innen. a, b, d, e) nach digitalem Entfernen der Kalkkrusten. Grau: gespiegelte Bereiche.</figcaption></figure>
Nun berichtet Fahu Chen von der chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking zusammen mit Kollegen aus anderen Ländern: Der Kiefer enthält zwar keine verwertbare DNA mehr, die Analyse der in den Zähnen enthaltenen Proteine ermöglicht dennoch, ihn einzuordnen.2) Wie Proteomanalysen zeigen, ähnelt der Urmensch, der vor mindestens 160 000 Jahren in Tibet starb, von allen genetisch charakterisierten Gruppierungen und Arten am meisten dem Denisova-Menschen.Dieser Befund beantwortet gleich mehrere Fragen, die sich Forscher schon seit Jahren gestellt haben. Nach Genomanalysen stammt nämlich eine heute bei Tibetanern und Sherpa häufige Genvariante, die dem Überleben in der dünnen Luft des Himalaya dient, aus dem Genom der Denisovaner. Andererseits liegt aber deren einziger nachgewiesener Ansiedlungsort, die Denisova-Höhle, nur etwa 700 Meter über dem Meeresspiegel.Der Fund ermöglicht also, erstmals eine plausible Geschichte zu entwerfen: Die aus Afrika nach Asien ausgewanderten Denisovaner lebten lange genug im Himalaya, um sich an die Höhenluft anzupassen. Die Denisova-Höhle war womöglich ihr Grenzgebiet, in dem sie auf Neandertaler trafen. Moderne Menschen, die erst viel später aus Afrika auswanderten und sich auf der ganzen Welt ausbreiteten, kamen auf dem Weg nach Südostasien mit den Denisovanern in Kontakt und vermischten sich mit diesen.<h2>Begegnung der Arten</h2>Man kann sich darüber streiten, ob die drei genetisch unterscheidbaren Gruppierungen von Steinzeitmenschen nun Arten, Unterarten oder nur Populationen waren. Fest steht: Sie waren lang genug getrennt, um in ihren Genomen deutlich unterscheidbar zu sein. Andererseits ähnelten sie sich aber auch genug, um gelegentliche Durchmischung zuzulassen, deren Spuren bis heute in der DNA lebender Menschen zu finden sind.Nach gegenwärtigen Vorstellungen wanderten die gemeinsamen Vorfahren von Neandertalern und Denisovanern wohl vor etwa 400 000 Jahren – also lange vor unseren Hauptvorfahren – aus Afrika in Richtung Asien und Europa aus. Die beiden Gruppierungen trennten sich vor etwa 390 000 Jahren. Die Neandertaler breiteten sich dann überwiegend nach Europa aus, wurden aber auch in der Denisova-Höhle in Sibirien gefunden. Die Denisovaner traten hingegen offenbar nicht in Europa auf, sondern nur in Asien.Hin und wieder muss es jedoch Begegnungen zwischen beiden gegeben haben. Viviane Slon und ihre Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig sequenzierten im vorigen Jahr aus Knochenfragmenten, die ebenfalls aus der Denisova-Höhle stammen, das Genom einer jungen Steinzeitfrau. Sie hatte vor etwa 50 000 Jahren gelebt und war nach der mitochondrialen DNA zunächst als Neandertalerin eingestuft worden.3) Wie das Kerngenom dann zeigte, war ihr Vater ein Denisovaner.Allein aus den etwa gleichen Anteilen an Neandertal- und Denisova-Merkmalen im Genom der Frau, die inzwischen den Spitznamen Denny trägt, ließ sich dies noch nicht schlussfolgern. Es wäre ja auch denkbar gewesen, dass sie aus einer Bevölkerungsgruppe stammte, in der sich beide Gruppierungen über viele Generationen vermischt hatten. Um die Familienverhältnisse der Frau genau zu klären, mussten die Forscher statistische Untersuchungen über den Vermischungsgrad der Chromosomen durchführen. Diese wiesen nach, dass sie ihre Neandertaler-Gene tatsächlich vor allem von der Mutter und die Denisova-Gene vom Vater hatte. Im väterlichen Denisova-Erbgut fanden die Leipziger Forscher allerdings auch Spuren früherer Vermischungen mit Neandertalern.Vor dieser Entdeckung waren die Hinweise auf Vermischung zwischen den drei Arten von Steinzeitmenschen nur in heutigen Genomen oder aus dem Abstand mehrerer Generationen sichtbar. Der bis dahin beste Treffer war das Genom eines modernen Menschen aus dem heutigen Rumänien, dessen Genom auf einen Neandertaler als Vorfahr in der vierten bis sechsten Generation hindeutete.4)In der begrenzten Auswahl von urzeitlichen menschlichen Genomen gab es also bereits ein Kind eines gemischten Paars und einen weiteren Nachkommen mit nicht allzuweit zurückliegender Mischung. Das deutet darauf hin, dass die drei Gruppen von Urmenschen durchaus fähig und willens waren, sich zusammenzutun. Dass sie dennoch genetisch unterscheidbar blieben, hatte wohl geografische und womöglich kulturelle Ursachen. Getrennte Arten im strengeren biologischen Sinne waren sie demnach nicht. Deshalb hat Pääbos Arbeitsgruppe nach reiflicher Überlegung auch darauf verzichtet, dem Denisova-Menschen einen neuen Speziesnamen zu geben.Andererseits darf man sich von der scheinbaren Häufung der Begegnungen zwischen Neandertalern und Denisova-Menschen nicht täuschen lassen. Die DNA der Denisovaner einschließlich des Denny-Genoms wurde ja nur deshalb entdeckt und sequenziert, weil die Knochen aus einer Höhle stammten, in der bereits Neandertaler nachgewiesen worden waren. Hier liegt also eine Ergebnisverzerrung durch die Art der Probengewinnung vor – es handelte sich zwangsläufig um Populationen, die dieselbe Gegend bewohnten. Denisova-Menschen, die fernab von den Neandertalern lebten – etwa der im Tibet entdeckte –, sind bisher in den Forschungsergebnissen unterrepräsentiert, da man bis vor zehn Jahren nichts von ihrer Sonderstellung ahnte. Weitere Denisova-Verbindungen sind zu erwarten, sie könnten etwa durch die Proteommethode nachgewiesen werden. Auch in der Denisova-Höhle selbst geht die Forschung weiter. Erst Anfang diesen Jahres wurden detailliertere Datierungen der Fundstelle öffentlich.5)<h2>Urmenschen in uns</h2>Abgesehen von den philosophischen Fragen zum Ursprung der Menschheit haben die Genomstudien der drei nun bekannten Varianten der urzeitlichen Menschen durchaus auch medizinisch relevante Erkenntnisse. So wie die Tibetaner ihre Höhentauglichkeit den Denisova-Vorfahren verdanken, erbrachte eine Studie der UK-Biobank etliche Erbanlagen der Allgemeinbevölkerung, die auf Neandertaler zurückzuführen sind.6) Ähnliche Untersuchungen in Südostasien sollten sogar Anlagen beider Gruppierungen finden. Kürzlich publizierte Genomstudien aus Papua-Neuguinea deuten auf eine unerwartete genetische Vielfalt der Denisovaner hin.7)Neandertaler und Denisovaner sind also nicht wirklich ausgestorben – sie sind nur in der Mehrheit der modernen Menschen aufgegangen. Ihr Erbe lebt in uns weiter.Der promovierte Chemiker Michael Groß ist freier Wissenschaftsjournalist in Oxford, England. <a href="https://www.michaelgross.co.uk" target="_blank">www.michaelgross.co.uk</a><h2>Stimmt Wirklich: Nomen est omen</h2>Eine bemerkenswerte Gemeinsamkeit von Neandertalern und Denisovanern: Beide tragen indirekt die Namen von Außenseitern der menschlichen Gesellschaft, die in abgelegenen Felslandschaften die Einsamkeit suchten. Das Neandertal ist nach Pastor Joachim Neander (1650 – 1680) benannt, dessen Familienname übrigens die griechische Form von Neumann ist – passend zur Entdeckung neuer Menschenarten. Er komponierte und predigte gerne in der Wildnis des damals noch unberührten Tals der Düssel. Die Denisova-Höhle ist nach einem Eremiten benannt, der dort im 18. Jahrhundert lebte.<h2>Auf einen Blick</h2>Wahrscheinlich wanderten die gemeinsamen Vorfahren von Denisovanern und Neandertalern vor etwa 400 000 Jahren aus Afrika nach Asien und Europa. Die Gruppierungen trennten sich vor zirka 390 000 Jahren.Die Genome moderner Menschen, Denisovaner und Neandertaler sind unterscheidbar, ähneln sich aber genug, um eine Durchmischung zuzulassen.Die nun bekannten Urzeitmenschvarianten verraten zum Beispiel, von welcher Menschenart das Gen kommt, durch das Tibetaner gut mit Höhenluft umgehen können.
<ul><li>
1 S. Pääbo, Die Neandertaler und wir: Meine Suche nach den Urzeit-Genen, S. Fischer, 2014</li><li>
2 F. Chen, F. Welker, C.-C. Shen et al., Nature 2019, 569, 409–412</li><li>
3 V. Slon, F. Mafessoni, B. Vernot et al., Nature 2018, 561, 113–116</li><li>
4 Q. Fu,M. Hajdinjak, O. T. Moldovan et al., Nature 2015, 524, 216–219</li><li>
5 K. Douka, V. Slon, Z. Jacobs et al., Nature 2019, 565, 640–644</li><li>
6 M. Danneman, J. Kelso, Am. J. Hum Genet. 2017, 101, 578–589</li><li>
7 7) G. S. Jacobs, G. Hudjashov, L. Saag et al., Cell 2019, 177, 1010–1021</li></ul>

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