Een nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Science door een internationaal team van onderzoekers, toont aan dat historische fluctuaties in het kooldioxidegehalte in de atmosfeer en de daaropvolgende veranderingen in klimaat en vegetatie belangrijke factoren waren die van invloed waren op waar en wanneer vroege menselijke soorten paren. Moderne mensen hebben een kleine hoeveelheid DNA in hun cellen afkomstig van andere mensachtige soorten, met name de Neanderthalers en de ongrijpbare Denisovans.

Foto van de overgebleven skeletfragmenten van Denisova 11 (Denny), de dochter van een Neanderthaler-moeder en een Denisovan-vader, uit de Denisova-grot in Rusland. Bron: Instituut voor Basiswetenschappen

Al in 2018 maakten wetenschappers aan de wereld bekend dat ze een individu hadden ontdekt dat 90.000 jaar geleden leefde en later de bijnaam Danny kreeg. Na identificatie was haar vader een Denisovan en haar moeder een Neanderthaler [Slonetal.2018]. Danny en de andere hybride individuen die in de Denisova-grot zijn gevonden, bewijzen dat kruisingen tussen mensen veel voorkomen en niet beperkt zijn tot onze eigen soort, Homo sapiens.

Om te onthullen wanneer en waar menselijke kruising plaatsvond, vertrouwen wetenschappers vaak op oude genoomanalyses van uiterst zeldzame fossiele exemplaren en hun nog zeldzamere oude DNA-inhoud. In het nieuwe Science-artikel koos een team van klimaatexperts en paleoantropologen uit Zuid-Korea en Italië voor een andere aanpak. Met behulp van bestaand paleoantropologisch bewijsmateriaal, genetische gegevens en supercomputersimulaties van vroegere klimaten ontdekte het team dat Neanderthalers en Denisovans verschillende milieuvoorkeuren hadden. Meer specifiek waren de Denisovans meer aangepast aan koudere omgevingen, gekenmerkt door boreale bossen en zelfs toendra, terwijl hun Neanderthaler neven de voorkeur gaven aan gematigde bossen en graslanden.

Schematisch diagram van habitats die de voorkeur genieten van Neanderthalers (rode schaal) en Denisovans (groene schaal). Potentiële hybridisatieregio's in Centraal-Azië en Noord-Europa worden weergegeven door overlappende kleuren en babyvormen. Bron: Instituut voor Basiswetenschappen

"Dit betekent dat de habitats die ze kozen geografisch gescheiden waren, waarbij de Neanderthalers over het algemeen de voorkeur gaven aan het zuidwesten van Eurazië en de Denisovans de voorkeur gaven aan het noordoosten", zegt Dr. Jiaoyang Ruan, een postdoctoraal onderzoeker bij het Center for Climate Physics (ICCP) van het Institute of Basic Science in Korea en eerste auteur van de studie.

Volgens hun realistische computersimulaties ontdekten de wetenschappers echter dat tijdens warme interglaciale perioden, toen de baan van de aarde rond de zon elliptischer was en de zomers op het noordelijk halfrond dichter bij de zon waren, de leefgebieden van de apen geografisch begonnen te overlappen. Professor Axel Timmermann, corresponderend auteur van de studie, directeur van ICCP en professor aan de Pusan ​​National University, voegde hieraan toe: “Toen Neanderthalers en Denisovans een gemeenschappelijke habitat deelden, zouden er meer ontmoetingen en interacties tussen de twee groepen hebben plaatsgevonden, waardoor de kans op kruising groter werd.”

Simulaties van eerdere habitatoverlap plaatsen niet alleen de Neanderthaler/Denisovan-hybride Denny van de eerste generatie in een klimaatcontext, maar passen ook bij andere bekende hybridisatiegebeurtenissen die ongeveer 78.000 en 120.000 jaar geleden dateren. Toekomstige paleogenetische reconstructies zouden kunnen worden gebruikt om de robuustheid van nieuwe op supercomputermodellen gebaseerde voorspellingen van potentiële hybridisatie-intervallen rond 210.000 en 320.000 jaar geleden te testen.

Om de klimaatfactoren achter de oost-west-hybridisatiewip verder te bepalen, hebben de wetenschappers de veranderingen in de vegetatiepatronen van Eurazië in de afgelopen 400.000 jaar nader bekeken. Ze ontdekten dat de stijgende concentraties kooldioxide in de atmosfeer en milde interglaciale omstandigheden ervoor zorgden dat gematigde bossen zich oostwaarts uitbreidden naar centraal Eurazië, waardoor een verspreidingscorridor voor de Neanderthalers naar de Denisovan-landen ontstond. Dr. Nguyen merkte op: "De glaciale-interglaciale klimaatveranderingen leken de weg vrij te hebben gemaakt voor een uniek en duurzaam menselijk liefdesverhaal, waarvan de genetische sporen vandaag de dag nog steeds duidelijk zichtbaar zijn."

Een van de belangrijkste uitdagingen waarmee de onderzoekers in hun onderzoek werden geconfronteerd, was het inschatten van de klimaatomstandigheden waaraan de Denisovans de voorkeur zouden hebben gegeven. "Om met de zeer schaarse dataset van Denisovan om te gaan, moesten we nieuwe statistische hulpmiddelen bedenken die ook bekende voorouderlijke relaties tussen menselijke soorten konden verklaren", zegt co-auteur van het onderzoek, professor Pasquale Raia van de Universiteit van Napels Federico II in Italië. “Dit gaf ons een eerste schatting van waar de Denisovans mogelijk hebben gewoond. We waren verrast toen we ontdekten dat Noord-Europa, naast Rusland en China, ook een geschikte omgeving was voor Denisovans,” voegde hij eraan toe. "

Of Denisovans ooit ten westen van het Altai-gebergte hebben geleefd is onbekend, maar het kan worden getest door middel van genetische analyse van grote steekproeven van Denisovan-voorouders in Europese populaties. Verwacht wordt dat deze analyse nieuw licht zal werpen op de relatie tussen vroege verspreiding, aantasting van habitats en menselijke genetische diversificatie.