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DIE Rückkehr DES Neandertalers


HÖRZU Wissen - epaper ⋅ Ausgabe 3/2019 vom 16.05.2019

Es klingt wie Science-Fiction, ist aber bereits Wirklichkeit: Forscher erschaffen im Labor Teile der GEHIRNE von Neandertalern neu


Artikelbild für den Artikel "DIE Rückkehr DES Neandertalers" aus der Ausgabe 3/2019 von HÖRZU Wissen. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: HÖRZU Wissen, Ausgabe 3/2019

Urzeitknochen

Ein Mitarbeiter des Forschers Svante Pääbo zeigt einen präparierten Neandertalerknochen

Sensation

In einer Höhle in Frankreich fanden Archäologen diesen Schädel eines Neandertalers

Zellzucht

Die Züchtung von NeandertalerzelIen im Labor des US-Wissenschaftlers Prof. Alysson Muotri

ModellSo könnte der Neandertaler ausgesehen haben – und in Zukunft wieder aussehen?


EXPERTEProf. Svante Pääbo, Mediziner, Biologe und Begründer der Paläogenetik


MATERIAL ...

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MATERIALAus 40.000 Jahre alten Knochen gewinnen Forscher Neandertaler-DNA


LABORAn der University of California wird mit Stammzellen gearbeitet


Vor gar nicht langer Zeit gingen viele Wissenschaftler noch davon aus, dass der europäische Mensch ein direkter Nachfahre des Neandertalers ist – ein Irrtum, wie wir inzwischen wissen. Heute steht fest: Unabhängig voneinander entwickelten sich der Homo sapiens – auch „moderner Mensch“ genannt – in Afrika und der Homo neanderthalensis in Europa. Zu verdanken ist diese Erkenntnis vor allem einem Forscher, der in der Wissenschaft seit Jahrzehnten als eine Art Superstar gilt: Professor Svante Pääbo, Mediziner und Molekularbiologe aus Schweden, Begründer der Paläogenetik und Direktor des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig.

WAS GENE VERRATEN

Im Jahr 1996 waren Pääbo und sein Team die ersten Forscher, denen es gelang, DNA einer ausgestorbenen Menschenform zu gewinnen und zu sequenzieren. In ihrem Labor hatten sie einen 40.000 Jahre alten Knochen untersucht und konnten den Beweis liefern, dass er von einem Neandertaler stammte: Die DNA unterschied sich deutlich vom Erbgut moderner Menschen. Die Analyse der Neandertaler-DNA sei für die Paläontologie das, was die Mondlandung für die Raumfahrt gewesen sei, hieß es in der Fachwelt – wie Svante Pääbo in seinem sehr aufschlussreichen und unterhaltsamen Buch „Die Neandertaler und wir“ (S. Fischer Verlag) erzählt. Im Jahr 2010 veröffentlichte Pääbo eine Art Bauplan des Neandertaler erbguts, sozusagen eine Vorabversion des Genoms. 2014 hatte der Schwede dann das beinahe komplette Genom der Neandertaler entschlüsselt. Und er konnte mit einer weiteren Sensation aufwarten:

In den Genen von jetzt lebenden Menschen außerhalb Afrikas stammen ein bis zwei Prozent der DNA von den Neandertalern, stellte Pääbo fest. Homo sapiens und Homo neanderthalensis haben, nachdem ersterer aus Afrika kommend vor etwa 50.000 Jahren Vorderasien erreicht hatte, offenbar gemeinsamen Nachwuchs gezeugt. Die Neandertaler sind also nicht nur unsere nächsten evolutionären Verwandten, sondern wir tragen auch einen kleinen Neandertaler-Anteil in uns.

ZÜCHTEN IM LABOR

Prompt meldete sich der renommierte Genetikprofessor George Church von der Harvard University zu Wort und schlug vor, Neandertaler zu klonen, sie also quasi wiederauferstehen zu lassen. Von dieser Vision, die rein technisch gesehen wohl realisierbar wäre, ist heute nichts mehr zu vernehmen. Doch in ihren Laboren züchten Wissenschaftler nun Zellen, beispielsweise Nervenzellen, die denen von Neandertalern gleichen. Auch sind sie in der Lage, organähnliche Zellstrukturen – sogenannte Organoide oder auch „Mini-Organe“ – zu konstruieren, die genetische Eigenschaften von Neandertalern besitzen.

Professor Alysson Muotri von der University of California in San Diego ist einer der Wissenschaftler, die sich besonders intensiv der Neandertaler Genetikforschung widmen. Aus dem frontalen Kortex züchtet er erbsengroße Organoide – eine Art „Mini-Gehirne“ – mit Neandertaler-Eigenschaften. Dafür nimmt er menschliche Zellen und programmiert ihre DNA um, diesen Prozess nennt Muotri „Neandertalisierung“. Ein Motiv für seine Arbeit: Muotri ist Vater eines Jungen, der an Autismus leidet. „Ich möchte die Entwicklung des sozialen menschlichen Gehirns verstehen – auch die Fälle, in denen sie scheitert wie beim Autismus. Dies ist durch meine familiäre Situation begründet“, erklärt der Stammzellenforscher.


1 2 PROZENT der DNA heutiger europäischer Menschen stammen vom Neandertaler ab.


KULTURNeandertaler hatten bereits eine Sprache und pflegten ihre Kranken, hier eine Rekonstruktion


„MINI-GEHIRNE“ AUS DEM LABOR

So entstehen neandertalisierte Organoide aus menschlichen Stammzellen

250 μm


Moderner Mensch
Aus menschlichen Zellen gezüchtete Organoide. Maßeinheit: Mikrometer

250 μm


Neandertaler
Hier sieht man Organoide mit einer Neandertaler-Variante

FUNDSTÜCKE
Schädel eines erwachsenen Neandertalers und Kinderknochen


SCIENCE-FICTIONWenn „Mini-Gehirne“ Roboter lenken: eine künstlerische Vision


AUSGRABUNGArchäologen suchen nahe Madrid nach Überresten von Neandertalern


ORGANE WIE POPCORN

Muotris Forschung basiert auf der weit verbreiteten Vorstellung, dass die Neandertaler weniger soziale Wesen waren als der moderne Mensch. Der Homo sapiens konnte, so nehmen Wissenschaftler an, den Neandertaler aufgrund seiner Intelligenz und seiner sozialen Fähigkeiten überleben. Profundes Wissen über das Neandertalergehirn und die Unterschiede zum Homo sapiens könnten also Erklärungen für unterentwickelte soziale Eigenschaften bei Menschen liefern und vielleicht auch Hinweise auf Therapiemöglichkeiten geben.

Das Gen NOVA1 ist wichtig bei der frühen Entwicklung des Gehirns, Mutationen dieses Gens stehen in Zusammenhang mit Autismus und Schizophrenie. Deshalb nahm Forscher Muotri sich dieses Gen vor, er züchtete Organoide mit verändertem NOVA1, das der Neandertalel-uariante entsprach. Als diese „Mini-Organe“ heranwuchsen, bildeten sie fehlerhafte Verbindungen zwischen Zellen. Auch bewirkten die „neandertalisierten“ Gene, dass die Organoide ungewöhnliche Formen annahmen, sie entwickelten Ausbuchtungen und sahen aus „wie Popcorn“, sagt Muotri.

In einem weiteren Schritt verband Muotri die „Mini-Gehirne“ mit kleinen Robotern. „Wir nehmen an, dass die Gehirl-urganoide nach neun Monaten Input und Output brauchen, um sich weiterzuentwickeln – wie das Gehirn eines Neugeborenen. Deshalb haben wir den Organoiden einen Roboter als ‚Körper‘ zugeordnet. Wir nutzen die elektrische Aktivität der Organoide und setzen sie über einen Computer in Informationen um, die Roboter in Bewegung setzen.“

Auch der Paläogenetiker Svante Pääbo hat sich mit medizinischen Fragen rund um unsere Neandertaler-Abstammung beschäftigt. So fand er etwa heraus, dass Menschen, die Probleme mit Allergien haben, tendenziell einen höheren Neandertalel-unteil in sich tragen als andere.

DER LÄNGERE ATEM

Irgendwann lässt sich dank dieser Forschung vielleicht auch ergründen, warum die Neandertaler ausstarben. Pääbo allerdings mahnt, den modernen Menschen nicht als erfolgreicheres Wesen über den Neandertaler zu stellen. „Der Neandertaler hat zwei- bis dreimal länger gelebt als der moderne Mensch bis heute“, sagte Pääbo kürzlich in einem Interview mit Ranga Yogeshwar. „Im Moment sehen wir Menschen sehr erfolgreich aus. Aber wir sollten uns vielleicht in 150.000 Jahren wieder treffen. Wenn wir dann noch da sind, können wir sagen, wir sind so erfolgreich wie die Neandertaler.“


” Wir züchten Organoide mit Neandertalergenen und geben ihnen ROBOTERKÖRPER.“


PROF. ALYSSON MUOTRI, Stammzellenforscher, University of California


FOTOS: S. 54 – 55: ENTRESSANGLE/DAYNES/SCIENCE PHOTO LIBRARY, POLLER/DPA PICTUREALLIANCE, DEGGINGER/MAURITIUS IMAGES, AKG, PIVOT/SHUTTERSTOCK; S. 56 – 57: MÖBIUS/ VINKEN/MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT (2), POLLER/DPA PICTURE-ALLIANCE, ALYSSON MUOTRI (2), PLAILLY/DAYNES/SCIENCE PHOTO LIBRARY; INFOGRAFIK: PHIL ELLIS/BBC SCIENCE FOCUS

FOTOS: READER/TRUEBA/SCIENCE PHOTO LIBRARY (2), UC SAN DIEGO HEALTH; ILLUSTRATION: MAGIC TORCH