De verspreiding van de mens over de aarde

Bij het onderzoek naar de verspreiding van verschillende groepen mensen over de planeet spelen moleculaire technieken tegenwoordig een hoofdrol. Uit sporen in het DNA blijkt dat onze voorouders vanuit Afrika waarschijnlijk maar één grote volksverhuizing hebben gemaakt.

29 maart 2017

Bij het onderzoek naar de verspreiding van verschillende groepen mensen over de planeet spelen moleculaire technieken tegenwoordig een hoofdrol. Eén van de wetenschappers die zich al geruime tijd met dat onderzoek bezighoudt is de Amerikaanse antropoloog en geneticus professor Mark Stoneking. Hij werkt sinds 1999 aan het Duitse Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Leipzig. In 1987 stond hij mede aan de basis van de ‘Out of Africa-theorie’, die beschrijft hoe de soort Homo sapiens zich vanuit zuidoostelijk Afrika over de wereld verspreidde.

Mutaties turven

“Eigenlijk hoefden wij heel lang, plat gezegd, niet veel anders te doen dan mutaties turven in het genoom van mensen”, zo legt Stoneking uit. Bij iedere nieuwe generatie ontstaan er mutaties in het genoom van mens en dier. Voor zover het mutaties betreft in essentiële stukken DNA, die coderen voor eiwitten, worden die mutaties er in veel gevallen door de natuur uitgefilterd, omdat ze het eiwit onbruikbaar maken. In een enkel geval levert zo’n mutatie een evolutionair voordeel op voor een individu. Dan zet de evolutie daarmee weer een stapje vooruit.

Stoneking en zijn collega’s maken vooral gebruik van mutaties in de niet-coderende, zeg maar ‘nutteloze’ stukken van het DNA. Als daar kleine wijzigingen insluipen, heeft dat geen invloed op het functioneren van de drager. Die mutatie hoeft dus ook niet te worden opgeruimd. Die mutaties kunnen zich dan ook van generatie op generatie opstapelen. Hoe meer generaties verstrijken, hoe meer mutaties zich verzamelen. Stoneking: “Door die constante en geleidelijke stapeling van mutaties hebben wij een soort tijdmachine in handen. Aan de hand van het aantal mutaties kunnen we bijvoorbeeld kijken hoeveel tijd er is verstreken sinds twee groepen van elkaar zijn afgesplitst.”

Mitochondriaal DNA volgt de moederlijn

Behalve die mutaties in niet-coderende stukken DNA, maakt Stoneking ook gebruik van een meer specifiek stukje DNA dat in de mitochondriën zit. Die mitochondriën zijn de energiefabriekjes van een cel die alleen worden doorgegeven van moeder op kind. Door het DNA van die mitochondriën te analyseren kunnen onderzoekers dus heel specifiek de moederlijke afstamming traceren. Bovendien heeft dit DNA het voordeel dat het niet bij iedere ‘kruising’ van twee ouders ‘recombineert’ met DNA van de vader, waardoor steeds een mix van mutaties ontstaat, zoals dat wel bij gewoon DNA gebeurt. Om die reden kan ook specifiek naar het Y-chromosoom worden gekeken, dat alleen via de mannelijke lijn wordt doorgegeven.

Door middel dat ‘turven van mutaties’ stond Stoneking mede aan de basis van de beroemde ‘Out of Africa-theorie’. “De mutaties lieten eenzelfde beeld zien zoals dat ook door onze collega’s uit de paleontologie werd gevonden: de variatie is het grootst in Afrika. Daar gaat de geschiedenis van de mens dus het langst terug! En niet toevallig werd daar ook het oudste ‘menselijke’ fossiel, Lucy gevonden.” Vanwege het genetisch onderzoek aan het DNA in de mitochondriën, is de Afrikaanse voorouder van alle moderne mensen ‘Mitochondrial Eve’ gedoopt.

Een kaart die de verspreidingsroutes van de eerste mens toont. — Stoneking: “Van de precieze migratie van de mens uit Afrika zou ik geen kaartje durven maken, maar deze komt wel in de buurt van onze huidige inzichten.”
Wikimedia Commons

Wanneer een groep mensen aan de wandel gaat, en afgezonderd raakt van de groep waar hij uit voortkwam, ontstaat een sub-set van mutaties. Zodra er geen intensieve uitwisseling meer is tussen twee groepen, bouwt de oude groep rustig verder aan de originele stapeling van mutaties, en begint de nieuwe groep aan een eigen reeks willekeurige variaties in het DNA.

“Die onderzoeksmethode is de meest objectieve in een geschiedkundige discipline als de antropologie”, stelt Stoneking. “Natuurlijk, met de nodige fantasie kun je vast wel wilde scenario’s bedenken hoe die mutaties zich hebben kunnen verzamelen in heen en weer reizende groepen mensen. Het is dus nooit een honderd procent objectieve onderzoeksmethode. Dat zou alleen voor een echte tijdmachine gelden. Maar met deze methode kunnen we de gangen van de mens toch behoorlijk goed traceren.”

Out of Africa

Het onderzoek aan DNA voert de wetenschap nu terug tot een voorloper van Homo sapiens, die zo’n tweehonderd tot driehonderdduizend jaar geleden leefde. “Lange tijd bleven die mensen in Afrika rondhangen. Ongeveer zestigduizend tot tachtigduizend jaar terug zijn zij gaan trekken”, stelt Stoneking. “Waarschijnlijk zijn ze in eerste instantie richting Zuidoost-Azië getrokken. Dat is inderdaad een onvoorstelbare afstand. Tegelijk moet je bedenken dat in die tijd de zeespiegel een stuk lager lag. Waar je nu een hele serie omwegen zou moeten nemen om zee-inhammen heen, was de route toen iets korter. Maar toch.”

Bastaarden

Uit de analyse van ons DNA blijkt dat mensen zich in het verleden niet heel strikt aan de grenzen van de soort hebben gehouden. “In ons DNA zijn duidelijke sporen te vinden die wijzen op kruisingen met Neanderthalers”, vertelt antropoloog Stoneking, net zoals er sporen van H. sapiens te vinden zijn in het complete genoom dat wij inmiddels hebben van een H. neanderthalensis.”

Net als uit de fossiele bewijzen, blijkt volgens Stoneking uit het genetisch materiaal dat Neanderthalers en moderne mensen twee duidelijk gescheiden groepen waren. Het woord ‘soorten’ vermijdt hij bewust. “Die discussie over soorten of ondersoorten is voor mij als antropoloog niet zo relevant. We zien dat het groepen zijn met een gescheiden genetische oorsprong. Punt. De definitie van ‘soorten’ als groepen die na kruising geen vruchtbare nakomelingen kunnen produceren is volgens mij ook niet waterdicht. Er is een glijdende schaal tussen groepen en soorten, zoals ook onze naaste verwanten, de bonobo’s en chimpansees in het verleden genetisch materiaal hebben uitgewisseld. In het geval van Neanderthalers en moderne mensen ben ik als antropoloog alleen maar geïnteresseerd in het begrijpen van de overeenkomsten en de verschillen in de geschiedenis en de mogelijke interacties tussen de beide groepen, zonder me druk te hoeven maken over de vraag of het soorten, ondersoorten of wat dan ook waren.”

In ieder van ons zit een beetje Neanderthaler-DNA.

Uit het moleculair genetisch onderzoek blijkt dat er waarschijnlijk maar één echt grote volksverhuizing is geweest van Homo sapiens. Daarvóór is de vroege menssoort Homo erectus ook aan de wandel geweest. “Maar meerdere grote trektochten van H. sapiens uit Afrika zouden een ander patroon in het DNA hebben achtergelaten”, aldus Stoneking. “Tegelijk komen er nog wel degelijk verwarrende signalen uit het onderzoek naar voren. Zo is er rond Nieuw-Guinea een signaal opgedoken in het DNA dat zou kunnen duiden op dispersie van vroege mensachtigen uit Afrika. Sowieso liggen er in de regio Zuidoost-Azië nog belangrijke zwarte gaten voor de antropologie.

De Europese dispersie is inmiddels vrij goed in kaart gebracht, maar dat geldt zeker niet voor de Aziatische. Voor een belangrijk deel komt dat omdat er een gebrek is aan bruikbaar skeletmateriaal. En waar dat er wel is, is het lang niet altijd toegankelijk voor ons als onderzoekers. Zo zijn we al een flinke tijd druk met het verkrijgen van toestemming om onze moleculair genetische technieken los te mogen laten op objecten die in handen zijn van Chinese instellingen. Daar zouden we belangrijke open vragen mee kunnen beantwoorden, verwacht ik.”

Eén soort

Na alle analyses van het DNA van moderne en, waar mogelijk, ook vroegere mensen blijft volgens Stoneking één duidelijk beeld over: “We zijn één soort, met heel geleidelijke overgangen tussen de verschillende subgroepen. Er zitten geen duidelijke verschillen in de subgroepen, anders dan de geografische. Anders gezegd: er is op basis van de objectieve data uit ons DNA geen sprake van ‘rassen’ of andere subgroepen binnen de soort Homo sapiens.”

Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij