Als Menschen und Neandertaler vor mehr als 40.000 Jahren Seite an Seite lebten, kam es immer wieder zu Kreuzungen zwischen den Schwesterarten. Auf diese Weise gelangten Gene der Neandertaler in unser Erbgut. Die meisten setzten sich evolutionär nicht durch, doch manche boten unseren Vorfahren Vorteile und wurden von Generation zu Generation weitervererbt. Bis heute trägt ein durchschnittlicher Europäer rund zwei Prozent Neandertaler-DNA im Erbgut. Auf ähnliche Weise haben Menschen in Ozeanien etwa zwei bis vier Prozent ihrer Genvarianten von einer weiteren Frühmenschenart geerbt, den Denisova-Menschen.
Frühere Studien haben bereits gezeigt, dass einige der archaischen Genvarianten bis heute aktiv sind und unter anderem unseren Stoffwechsel und unser Immunsystem beeinflussen. Wer beispielsweise Neandertaler-Varianten in wichtigen Immungenen trägt, ist besser gegen RNA-Viren gewappnet, kann also Krankheiten wie Influenza und Hepatitis besser abwehren. Wie sich die archaischen Varianten dagegen auf die Immunreaktion gegenüber DNA-Viren auswirken, war bislang unklar.
Schwächerer Schutz statt stärkerer Abwehr
Um diese Frage zu beantworten, hat ein Team um Rutvi Rajpara von der Universität Tartu in Estland nun untersucht, inwieweit archaische Genvarianten die DNA-Viruslast beeinflussen. Viele DNA-Viren, darunter die Herpesviren, verbleiben nach einer Infektion lebenslang im Körper – meist ohne Symptome zu verursachen. Die Viruslast gibt darüber Aufschluss, wie gut das Immunsystem diese Viren in Schach hält. Für ihre genomweite Assoziationsstudie nutzten die Forschenden Daten aus der UK Biobank, einer der weltweit größten biomedizinischen Forschungsdatenbanken, die Gesundheits- und Genomdaten von etwa einer halben Million Freiwilligen umfasst.
Tatsächlich stießen Rajpara und ihr Team auf 18 signifikante Assoziationen zwischen archaischen Genvarianten und der Belastung mit verschiedenen DNA-Viren, darunter mit dem Epstein-Barr-Virus (EBV) und dem Humanen Herpesvirus 7 (HHV-7). Doch anders als erwartet hatten die Neandertaler- und Denisova-Varianten keine schützende Wirkung, sondern waren stattdessen sogar mit einer erhöhten Viruslast assoziiert. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass von Neandertalern stammende Varianten bei heutigen Menschen möglicherweise keinen wirksamen Schutz gegen verschiedene DNA-Viren bieten“, sagt Rajparas Kollege Michael Dannemann. „Dies steht in krassem Gegensatz zu den zuvor berichteten positiven Effekten auf die Immunität gegen RNA-Viren.“
Evolutionärer Wandel
Doch warum konnten sich diese archaischen Genvarianten trotz ihres nachteiligen Effekts bis heute durchsetzen? Aus Sicht der Forschenden liegt die Erklärung wahrscheinlich darin, dass sich die Viren seit der Zeit der Neandertaler deutlich verändert haben. „Die pathogene Landschaft, mit der Neandertaler vor Zehntausenden von Jahren konfrontiert waren, dürfte sich stark von derjenigen unterschieden haben, mit der wir heute konfrontiert sind“, erklärt Dannemann. „Eine Variante, die in der Vergangenheit die Viruslast verringert hat, kann sie heute erhöhen.“
Einen Hinweis auf einen solchen Wandel fanden die Forschenden bei der näheren Analyse einer der betroffenen Regionen im Genom. Eine der identifizierten archaischen Varianten kam noch vor etwa 10.000 Jahren doppelt so häufig vor wie heute. „Die hohe Verbreitung vor etwa 10.000 Jahren deutet darauf hin, dass dieser Haplotyp ursprünglich einer positiven Selektion unterlag“, erklären die Rajpara und ihre Kollegen. „In den letzten 10.000 Jahre hat der kulturelle Übergang zur Landwirtschaft möglicherweise die Exposition gegenüber Krankheitserregern verändert.“ In der Folge wurde die ursprünglich nützliche Genvariante eher hinderlich, was zu einer starken negativen Selektion führte.
„Unsere Ergebnisse eröffnen eine neue Perspektive auf die Rolle archaischer DNA bei der Prägung der antiviralen Immunität“, fasst das Forschungsteam zusammen. „Sie legen nahe, dass sich die Merkmale der Immunantwort je nach Virustyp unterscheiden können und dass bestimmte Immunkomponenten bei den archaischen Menschen möglicherweise besser oder schlechter dafür gerüstet waren, mit spezifischen viralen Herausforderungen fertig zu werden.“
Quelle: Rutvi Rajpara (Universität Tartu, Estland) et al., Genome Biology and Evolution, doi: 10.1093/gbe/evag110
