Urgammelt DNA kaster en ’videnskabelig håndgranat’ ind i diskussionen om menneskets ankomst til Amerika
Lundbeckfonden-forskere har udført analyser af 30.000 år gammelt materiale fra mexicansk bjerghule – hvor fund af stenredskaber samtidig rykker tidspunktet for den første menneskelige indvandring til Amerika mindst 15.000 år tilbage.
Resultaterne offentliggøres i Nature-artikel. DNA-analyserne vil også indgå i stort dansk projekt om hjernesygdomme.
Æsler er uundværlige, når man skal fragte teknisk udstyr, mad og drikkevand op til Chiquihuite-hulen i det nordlige Mexico. Den transportopgave kan hverken mennesker eller maskiner løse, for hulen ligger i stærkt uvejsomt terræn midt på en bjergskråning.
Fra den tørre dal, hvor klatreturen begynder, går det 1.000 meter stejlt opad til hulen. Og når man – efter at have snoet sig ind og ud mellem de ansamlinger af kampesten, som spækker bjergskråningen – omsider ankommer til målet 2.750 meter over havets overflade, forbløffes man:
For hvad er en bjerghule? Tja: Det kan jo være et mindre hul ind i bjerget, måske to-tre meter dybt, det kan man godt kalde en hule. Men det kan også, som tilfældet er med Chiquihuite-hulen, være to nærmest balsalsstore, sammenhængende rum – der hver måler cirka 50×15 meter, har en loftshøjde på 20-30 meter og er opstået som følge af umindelige tiders erosion og nedfald fra den bløde kalkstensvæg.
Chiquihuite-hulen begyndte for alvor at interessere videnskaben for cirka ti år siden – de første testudgravninger blev gennemført i 2012 – og siden er det gået stærkt.
Hypotesen har været, at denne hule, der gradvist er blevet fyldt op af forvitringsprodukter fra hulens loft og støv udefra, muligvis kan ses og forstås som et arkiv. Som en samling vidnesbyrd, der tilsammen kan føje nye aspekter til menneskets udviklingshistorie.
Og denne hypotese holder vand, viser en stor forskningsartikel, som netop er offentliggjort i Nature, et af verdens mest indflydelsesrige videnskabelige tidsskrifter.
Bag artiklen står 28 forskere – et hold af arkæologer og DNA-eksperter – fra Mexico, Storbritannien, Danmark, USA, Brasilien og Australien.
Den ultrakorte version af deres opdagelser i Chiquihuite-hulen lyder:
De første mennesker kom til Amerika for mindst 30.000 år siden – omkring 15.000 år tidligere, end videnskaben hidtil har kunnet sandsynliggøre.
Og allerede for omkring 30.000 år siden havde disse mennesker udviklet teknikker til fremstilling af værktøj, siger forskerne, og henviser til de 1.900 stenredskaber, der er fundet i den nordmexicanske klippehule.
”Nature-artiklen er en videnskabelig håndgranat. Det forhold, at den rykker tidspunktet for den første indvandring til Amerika markant tilbage, vil med garanti skabe ophedet debat”, siger professor Eske Willerslev, leder af Lundbeck Foundation GeoGenetics Centre ved Københavns Universitet (KU).
Eske Willerslev har sammen med to af sine medarbejdere, lektor Mikkel Winther Pedersen og lektor Martin Sikora, udgjort den danske del af det internationale hold – de tre forskere fra KU har stået for DNA-analyserne af de urgamle rester af dyre- og plantemateriale, som blev fundet i forbindelse med udgravninger i Chiquihuite-hulen.
Et tre meter tykt lag
Videnskaben har hidtil antaget, at den tidligste, spæde indvandring til Amerika fandt sted for cirka 15.000 år siden.
På dette tidspunkt opstod en smal, isfri korridor langs den nordlige del af Stillehavskysten, som gjorde det muligt at gå fra Sibirien og ned på det amerikanske kontinent.
Andre adgangsveje til kontinentet var der ikke, for Nordamerika var på dette tidspunkt dækket af en tyk iskappe, der først noget senere – for omkring 13.000 siden – var smeltet så meget, at den nu kunne passeres.
Det unikke ved fundet i Chiquihuite-hulen er, at man her går på et ’gulv’ af seks lag forvitringsprodukter og støv – en i alt tre meter høj søjle af fortidsmateriale – der er så fast og stabil, at det ved hjælp af en række avancerede metoder har været muligt ét for ét at aldersbestemme lagene fra top til bund.
Og hele vejen igennem har man fundet deponeringer af stenredskaber i form af bl.a. knive, skrabere og pilespidser, der således også har kunnet aldersbestemmes.
”Fundene i hulen er ekstremt spændende. Disse arkæologiske fund er de ældste, der hidtil er gjort i Amerika. De stenredskaber, som er fundet, er også af en type, der er unik i Amerika”, siger Ciprian F. Ardelean, professor ved det mexicanske Universidad Autónoma de Zacatecas og Nature-artiklens førsteforfatter.
For 30.000 år siden – da de første stenredskaber blev efterladt i Chiquihuite-hulen – havde iskappen endnu ikke lagt sig massivt hen over hele Nordamerika. Så på det tidspunkt har det altså været muligt at gå fra Sibirien og ned gennem det amerikanske kontinent, forklarer Eske Willerslev:
”Og det er sådan, vi må forstå baggrunden for disse menneskers tilstedeværelse i Mexico på dette tidspunkt – men hvem de var, ved vi desværre ikke. For selv om vi kiggede meget grundigt efter humant DNA i de prøver vi tog i de cirka ti dage, vi boede og arbejdede i Chiquihuite-hulen, var der ingen DNA-spor efter mennesker. Men de kan stadig dukke op – for vi tog i hundredvis af jordprøver, og vi har slet ikke kunnet nå at analysere dem alle sammen endnu”.
Mikkel Winther Pedersen har ledet DNA-analyserne, som er udført i laboratoriet på Lundbeck Foundation GeoGenetics Centre. Og blandt de fund, der er DNA-bestemt, er en lang række planter og græsser – samt dyr, fortæller han:
”Vi fandt fx DNA fra amerikansk sortbjørn, en bred vifte af gnavere, flere arter flagermus og fra spurv og falk. Alle sammen dyr, som man ville forvente ville leve i Mexico på disse tidspunkter. Og samtidig kunne vi konstatere, hvordan plantesammensætningen ændrede sig i takt med de klimaforandringer, der fandt sted i denne periode”.
Prøverne skrabede Mikkel Winther Pedersen og Eske Willerslev fri af væggene i udgravningerne i hulen. Det skete med sterile skalpeller, og de to forskere var iført rumdragter under arbejdet for ikke at forurene prøverne med nutidigt DNA.
Jordprøverne blev umiddelbart anbragt i reagensglas, der blev forseglet – og i laboratoriet i København blev hver enkelt prøve undersøgt ved hjælp af en særlig DNA-ekstraktionsmetode, fortæller Mikkel Winther Pedersen:
”Med den kan man gennemføre en såkaldt shotgun-sekventering. Det vil sige, at man fanger alt DNA, som er i prøven – fra dyr, planter og mikroorganismer – og bestemmer hvor det kommer fra ved at holde det op mod nogle særlige referencebiblioteker. Så havde der været humant DNA i de prøver, vi hidtil har undersøgt, ville vi også have fundet det”.
Det fortidige DNA, man kigger efter i en jordprøve ved hjælp af shotgun-sekventering, er typisk meget fragmenteret og beskadiget, siger Mikkel Winther Pedersen: ”Det stammer fra celler, hår, urin og afføring, og er udskilt via planter, dyr eller mennesker, der i sin tid var til stede på den pågældende lokalitet, fx i Chiquihuite-hulen. Men dukker der en knogle eller en tand op, DNA-analyserer vi naturligvis også den”.
Hjernesygdomme
I 2018 bevilgede Lundbeckfonden 60 millioner kr. til et projekt, der skal undersøge samspillet mellem menneskets DNA og neurologiske og psykiatriske sygdomme op gennem historien.
Blandt de spørgsmål, der kigges på, er:
Hvor kommer fx Alzheimers og skizofreni fra?
Og hvorfor er disse lidelser blevet ’hængende’ i menneskets arvemasse, når de så åbenlyst besværliggør livet og er årsag til så megen lidelse?
Denne forskning koordineres via Lundbeck Foundation Centre for Disease Evolution, og arbejdet indebærer blandt andet sekventering af 5.000 prøver af fortidigt DNA, hvoraf det ældste materiale vil være over 10.000 år gammelt.
DNA-informationer fra det gamle materiale skal sammenlignes med nutidige prøver, og håbet er, at man på den måde kan se vigtige udviklingsmønstre over tid.
Projektet ledes af Eske Willerslev og af professor Thomas Werge, der er chef for Institut for Biologisk Psykiatri i Region Hovedstaden – og de analyser, som gennemføres for at kaste lys over oprindelsen af neurologiske og psykiatriske lidelser, skal også tage højde for miljøfaktorer på det tidspunkt i historien, hvor prøverne stammer fra.
Miljøet er nemlig altid en potentiel medspiller, når man kigger på sygdomsproblematikker ud fra et DNA-perspektiv, siger Eske Willerslev.
”Derfor er det af stor betydning at kunne gennemføre præcise miljøanalyser af lokaliteter, hvor man har fundet fortidigt DNA – man skal nemlig også kunne se og forstå DNA på baggrund af det miljø, det forekom i. Her vil Chiquihuite-hulen komme til at spille en vigtig rolle som en slags model og kvalitetsparameter, fordi de analyser, der er foretaget, er så grundige. Både når det gælder dateringer og DNA-bestemmelse”, siger Eske Willerslev, og tilføjer:
”Skulle der dukke humant DNA op fra en eller flere af de huleprøver, vi endnu ikke har nået at analysere, vil det naturligvis kun gøre historien endnu bedre”.
