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Neandertaler-Genom Erste Version des Neandertaler-Genoms liegt vor

Redakteur: Olaf Spörkel

Mit der Sequenzierung von drei Milliarden Basen der Neandertaler DNA nähert sich das Neandertaler Genom Projekt seinem Ende. Zudem eröffnet die erste Genomsequenz des Bonoboaffen neue Wege zur Erforschung der Evolution von Affe und Mensch.

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Das Neandertaler-Forschungsteam aus Leipzig: Johannes Krause, Adrian Briggs, Richard E. Green, Svante Pääbo (von li. nach re.).
Das Neandertaler-Forschungsteam aus Leipzig: Johannes Krause, Adrian Briggs, Richard E. Green, Svante Pääbo (von li. nach re.).
( Bild: Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropolgie )

Leipzig, Branford/USA - Das Max Planck Institut für Evolutionäre Anthropologie und 454 Life Sciences verkündeten jetzt in Leipzig und gleichzeitig auf dem Jahrestreffen der AAAS (Advanced Science Serving Society) in Chicago die Fertigstellung der Draft-Sequenz des Neandertaler Genoms. Das Team gab ebenfalls die Erstellung einer vorläufigen Sequenz mit 18-facher Coverage des Bonobogenoms bekannt, einer bedrohten Affenart, die eng mit dem gewöhnlichen Schimpansen und weitläufig mit dem Menschen verwandt ist. Die detaillierte Analyse der Genome von Neandertaler und Bonobo soll nach Ansicht der Forscher unser Verständnis der menschlichen Evolutionsgeschichte stark bereichern.

Die Draft-Sequenz beinhaltet mehr als drei Millarden Basen an Neandertaler DNA und deckt ca. zwei Drittel des Genoms ab. Spezielle Computeralgorithmen mussten entwickelt werden, um die Neandertaler-DNA-Fragmente einander zuzuordnen und sie mit dem menschlichen Genom zu vergleichen. Insgesamt hat die Leipziger Gruppe die Sequenzen von über 100 Millionen DNA-Fragmenten aus Fossilien mittels der 454-Technologie und über eine Milliarde mittels der Solexa-Technologie bestimmt, einer weiteren Sequenzierplattform, welche insbesondere für viele kurze DNA-Fragmente geeignet ist.

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Um die Analyse des Neandertaler Genoms voranzutreiben, hat Dr. Pääbo mittlerweile ein globales Forschungskonsortium ins Leben gerufen. Die Gruppe wird u.a. verschiedene Gene untersuchen, die für die neuere menschliche Entwicklung von besonderer Bedeutung waren, darunter das FOXP2-Gen, welches möglicherweise maßgeblich zu unserer Sprachfähigkeit beigetragen hat. Darüber hinaus sind die Forscher am Tau-Locus und dem Microcephalin-1 interessiert, Gene, die mit Alterung und der Entwicklung des Gehirns assoziiert werden. Beim modernen Menschen finden sich Varianten dieser beiden Gene, die möglicherweise von Neandertalern an heutige Menschen vererbt wurden. „Vorläufige Ergebnisse unseres Konsortiums deuten allerdings darauf hin, dass Neandertaler, wenn überhaupt, nur einen sehr geringen Anteil zu der bei den heutigen Menschen gefundenen Varianz beigetragen haben“, so der Max-Planck-Forscher. Er hofft, fundierte Ergebnisse der Analyse noch in diesem Jahr veröffentlichen zu können.

Technische Hürden genommen

Eine Reihe von technischen Hindernissen mussten in diesem Projekt überwunden werden, unter anderem Schwierigkeiten mit stark abgereicherter und kontaminierter DNA und limitierter Verfügbarkeit von wertvollem fossilen Material. Essenziell für die Sequenzierung war die von der Leipziger Gruppe etablierte Herstellung von DNA-Sequenzier-Bibliotheken unter Reinstraumbedingungen. Damit konnten die Forscher sicherstellen, dass die Experimente nicht mit DNA heutiger Menschen kontaminiert werden. Darüber hinaus entwarf die Gruppe spezielle Erkennungssequenzen, welche unter Reinstraumbedingungen an die Moleküle der alten DNA gekoppelt werden. Diese Sequenzen ermöglichen es auch, die Kontamination mit anderen DNA-Quellen während der eigentlichen Sequenzierung auszuschließen.

Den Forschern gelang es, mittels kleinster Mengen radioaktiv markierter DNA Schritte im Sequenzierablauf zu identifizieren, an denen ein Verlust der extrahierten alten DNA auftrat. Durch diese und andere Weiterentwicklungen konnte die benötigte Menge des Fossilienmaterials drastisch reduziert werden. „Die nun hergestellte erste Version des Genoms konnte mit weniger als einem halben Gramm Knochen erzeugt werden“, betont Pääbo.

Während des Projektes wurden wichtige Meilensteine erreicht, z.B. die Aufdeckung der kompletten mitochondrialen Genomsequenz. Der Vergleich mitochondrialer DNA Sequenzen von Schimpansen und Menschen ergab außerdem, dass sich der moderne Mensch und der Neandertaler vor ca. 660 000 + 140 000 Jahren auseinander entwickelt haben.

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