Erklärt | Sind die Neandertaler für die lange und kurze Nase des Menschen verantwortlich?

Dieser Artikel ist Teil einer zweiwöchentlichen Kolumne, die sich mit aktuellen Konzepten und Problemen der Genetik befasst.

Die menschliche Nase ist ein faszinierendes Merkmal, das in verschiedenen Aspekten unseres Lebens von Bedeutung ist. Über ihre praktische Funktion hinaus, unsere Atmung und unseren Geruchssinn zu erleichtern, wird die Nase seit langem mit Vorstellungen von Schönheit, Täuschung und anderen Aspekten von historischer Bedeutung in Verbindung gebracht. Verschiedene Kulturen und Gesellschaften haben ihre eigenen Schönheitsstandards, und Form, Größe und Proportionen der Nase haben oft zu diesen Idealen beigetragen. Wir können die Bedeutung der Nase auch in der Kunst, Literatur und anderen Überresten antiker Zivilisationen beobachten.

Die Identifizierung von „Wahrzeichen“ im Gesicht und die Berechnung des Abstands zwischen ihnen ist einer der Schlüsselbestandteile der Gesichtserkennung, die weltweit weit verbreitet zur Erkennung und Identifizierung von Gesichtern, in biometrischen Sicherheitsdiensten und in einer Vielzahl anderer Anwendungen eingesetzt wird alltägliche Anwendungen – darunter vor allem auch die Überwachung.

In den letzten Jahren wurden rechnerische Methoden entwickelt, mit denen diese Messungen schneller und effizienter automatisiert werden können und die weit verbreitet sind. Beispielsweise wird die von der indischen Regierung entwickelte und im Dezember 2022 eingeführte Anwendung „DigiYatra“ auf großen Flughäfen in Indien häufig zur Authentifizierung des Check-ins von Passagieren eingesetzt.

Welche Gene stecken hinter der menschlichen Nase?

Eine aktuelle Studie – veröffentlicht in Kommunikationsbiologiegeleitet von Forschern des University College London und der Fudan University und mit Beiträgen von Forschern aus der ganzen Welt – verwendete automatisch berechnete 2D-Bilder und Messungen des Abstands zwischen Gesichtsorientierungspunkten von über 6.000 lateinamerikanischen Personen als Grundlage für a genetische Assoziationsstudie.

Auf diese Weise identifizierten sie 42 neue genetische Loci, die mit der menschlichen Nase verbunden sind. (Ein „Locus“, Plural „Loci“, ist die Position eines bestimmten Gens auf dem menschlichen Chromosom.) Davon könnten 26 in anderen Populationen repliziert werden, darunter Asiaten, Europäer und Afrikaner. Einer dieser Loci umfasste einen Ort namens 1q32.3 (kurz für Chromosom 1, kurzer Arm, Locus 32.3), der mit der Höhe der menschlichen Nase verbunden ist.

Es wurde bereits früher gezeigt, dass dieser Genort von den Neandertalern stammt. Die vorliegende Studie ergänzt diese Beweise und legt nahe, dass bestimmte Varianten in den Genorten mit der Höhe des Mittelgesichts zusammenhängen. Dieser chromosomale Locus kodiert für ein Gen namens „Activating Transcription Factor 3“ (ATF3).

Die stärkste Assoziation für die genetischen Loci ging tatsächlich von einer regulatorischen Region im ATF3-Gen aus. Während die Forscher nicht vermuten, dass das ATF3-Gen direkt an der Entwicklung des Schädels beteiligt ist, wird dieses Gen durch ein Gen namens FOXL2 reguliert, das an der Entwicklung des Schädels und des Gesichts beteiligt ist. Darüber hinaus können Mutationen im FOXL2-Gen zu Gesichtsanomalien führen.

Warum ist die Form der Nase wichtig?

Die Form der Nase könnte evolutionäre Auswirkungen auf das bessere Überleben des Menschen haben und ihm möglicherweise dabei helfen, sich an das Klima anzupassen, das zur Zeit unserer Vorfahren vorherrschte. Es gibt auch Spekulationen darüber, dass Veränderungen in Form und Größe der Nase die Fähigkeit des Wahrzeichens, bestimmte Temperaturen und Luftfeuchtigkeit im Inneren aufrechtzuerhalten, beeinträchtigt haben könnten.

Man geht davon aus, dass sich prähistorische Menschen und Neandertaler miteinander vermischten, genetisches Material austauschten und zum Genom heutiger Menschen beitrugen und so das menschliche Schicksal bis heute prägten. Dies wird auch als Introgression genomischer Sequenzen bezeichnet. Forscher haben geschätzt, dass diese Kreuzung vor etwa 70.000 bis 100.000 Jahren stattfand und ein bleibendes genetisches Erbe in der menschlichen Bevölkerung hinterließ.

Der Evolutionsgenetiker Svante Pääbo leistete bedeutende Beiträge zur Erforschung der Neandertaler-Genome und zur Übertragung genetischer Informationen (Introgression) zwischen den archaischen, längst ausgestorbenen Hominiden, den Neandertalern, den Denisova-Menschen und dem modernen Menschen. (Denisovaner sind eine Unterart des archaischen Menschen, der bis vor etwa 30.000 Jahren lebte.)

Dr. Pääbos Bemühungen, die Kreuzung archaischer Hominiden zu verstehen, haben ihm Anerkennung in der wissenschaftlichen Gemeinschaft eingebracht und ihm 2022 den prestigeträchtigen Nobelpreis für Physiologie und Medizin eingebracht. Er hat wichtige Einblicke in die Evolutionsgeschichte unserer Spezies und die genetischen Beiträge, die wir haben, geliefert von unseren alten Verwandten geerbt.

Haben wir andere Gene von Neandertalern?

Die vorliegende Studie trägt zu einem wachsenden und bedeutsamen Beweismaterial zu Krankheiten und Merkmalen des modernen Menschen bei, die durch genomische Loci der Neandertaler und Denisova-Menschen beeinflusst wurden.

Zahlreiche neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Neandertaler-Genome auch dazu beigetragen haben könnten, wie wir auf Krankheitserreger reagieren und unser Risiko für die Entwicklung einer Reihe von Haut- und Bluterkrankungen sowie einiger Krebsarten (z. B. Leberkrebs) und sogar Depressionen definiert haben.

Wie der Ursprung der Menschheit in Afrika, ihre anschließenden Wanderungen vom Kontinent und ihre Kreuzung mit den Neandertalern, den Denisova-Menschen und anderen archaischen Hominiden, die heute ausgestorben sind, gemeinsam zu verschiedenen menschlichen Merkmalen beigetragen haben, ist ein aktives Forschungsgebiet.

Tatsächlich wurde eine kürzlich in veröffentlicht Natur analysierte die Vielfalt der menschlichen Bevölkerung in Afrika und berichtete, dass die frühen Menschen in Afrika von mehreren und nicht von einer einzelnen Ahnenwurzel abstammten und dass Nachkommen nur einiger dieser Wurzeln sich mit den Neandertalern und den Denisova-Menschen gekreuzt haben könnten. Verschiedene Weltbevölkerungen verfügen daher über unterschiedliche Grade der genetischen Komponenten dieser archaischen menschlichen Spezies.

Wie kann uns dieses Wissen helfen?

Durch das Verständnis der genetischen Interaktionen zwischen ihnen und uns können Wissenschaftler die genetische Vielfalt und Anpassungsfähigkeit unserer Spezies besser verstehen.

Die kontinuierliche Erforschung dieses Kreuzungsereignisses und seiner Folgen für die menschliche Biologie und Gesundheit stellt eine spannende Grenze in der Genomforschung dar. Da immer mehr Studien zu den vorhandenen Erkenntnissen auf diesem Gebiet beitragen, wird sich unser Verständnis des Zusammenspiels zwischen archaischen und modernen menschlichen Genomen weiter vertiefen.

Dieses Wissen könnte wiederum neue Wege für die Erforschung und Behandlung verschiedener Krankheiten eröffnen und zu einer größeren Wertschätzung für das komplexe Geflecht des menschlichen genetischen Erbes führen.

Die Autoren sind Wissenschaftler am CSIR Institute of Genomics and Integrative Biology (CSIR-IGIB). Die hier geäußerten Meinungen sind persönlich.