Dirk Drubbel: De weg naar Homo sapiens (deel 10 : de Homo denisova)

In deel 10 behandelen we de vondst in 2008 in de Denisova grot in Siberië. De resultaten van de DNA analyse die in 2010 werden gepubliceerd werpen een ander licht op de evolutie van het geslacht Homo.

De weg naar Homo sapiens - index
http://dirkdrubbel.blogspot.be/2014/08/de-weg-naar-homo-sapiens-index.html

Homo denisova

Denisova cave

Denisova cave

- De site is een grot aan de oever van de Anuy rivier in het Altai gebergte bij het dorp Chorny Anui aan de grens van de Altai republiek met Siberië.
- Er zijn aanwijzingen dat de grot sinds 280 Ka geleden bewoond werd.
- De grot ontleent haar naam aan een kluizenaar Dionisij (Denis) die er verbleef in de 18e eeuw. De lokale bevolking noemt haar Ayu-Tash of de " Beer rots"

- Uit de opgegraven fossielen en artefacten weten we dat de grot in de loop der tijden bewoond werd door de Homo sapiens, de Homo neanderthalensis en een derde groep, de uitgestorven Homo denisova.

http://www.digplanet.com/wiki/Denisova_Cave

De opgravingen

- Sinds de archeoloog Nikolai Ovodov de opgravingen startte in 1977, werd snel duidelijk dat het een goudmijn van archeologische vondsten betrof.
- In de grot werden 22 " cultural layers" blootgelegd met fossielen van uitgestorven dieren (o.a. holenbeer) en zo'n 50.000 artefacten waarvan de oudste 125 Ka (*) oud zijn.

Stenen werktuig uit de
Denisova cave

- De opgegraven stenen werktuigen (*) van het type Mousteriaan en Levalois , bewerkte beenderen en andere artefacten toonden aan dat de grot bewoond werd door de Homo neanderthalensis en de Homo sapiens.
(*) Mogelijk vervaardigd door de Homo neanderthalensis ( of de Homo denisova ?) .

- Behalve een fragment van een vingerkootje, een teenbeentje en 2 tanden werden tot op heden geen resten van een Homo species gevonden.
http://archaeology.about.com/od/dathroughdeterms/qt/denisova_cave.htm

Maaltand - Denisova cave

- In 2000 werd een maaltand gevonden die door zijn grootte afweek van de tanden die gevonden waren van de Homo neanderthalensis (*) en eerder leken afkomstig te zijn van een Homo erectus of een Homo habilis.
(*) De tand had een maaloppervlak dat tweemaal zo groot was als bij een volwassen mens en zag er primitiever uit dan de 350-650 Ka oude tanden van de Homo heidelbergensis die werden gevonden in Sima de los Huevos.
- De vondst werd eerst in 2010 openbaar gemaakt.

http://www.guardian.co.uk/science/2010/dec/22/fossilised-finger-human-relatives-denisovans

- In 2008 ontdekte de archeoloog Alexander Tsybankov uit het onderzoeksteam o.l.v. de archeoloog Anatoly Derevianko een fragment van een vingerkootje (*) van de pink. Het fragment werd gedateerd op 30-48 Ka en behoorde toe aan een kind van het vrouwelijk geslacht met een leeftijd van ca. 8 jaar.
(*) Het fossiel werd opgeborgen voor later onderzoek. Men nam aanvankelijk aan dat het afkomstig was van een Homo neanderthalensis , mede door de aanwezigheid van een grote hoeveelheid werktuigen uit het Mousteriaan.
Uit de staat van het gewrichtsoppervlak en na DNA analyse kon men opmaken dat het een kind betrof van het vrouwelijk geslacht, dat de bijnaam X-woman kreeg.

- DNA-analyse zal in 2010 aantonen dat het om een aparte species gaat, de Homo denisova.

Fragment vingerkootje pink
X - woman
Denisova cave
(Replica van de helft)

Anatoly Derevianko (links)

Bracelet uit de
Denisova cave

- In dezelfde laag ( layer 11) werd eveneens een bracelet gevonden. Wegens de mooi gepolijste vorm werd het meer dan waarschijnlijk gemaakt door een Homo sapiens.

http://survincity.com/2010/12/archaeological-finds-turned-notions-of-primitive/

- In 2010 werd een tweede tand gevonden in layer 11

Maria Mednikova

- In 2010 ontdekt de antropologe Maria Mednikova in layer 11 een beentje uit een teen.

Uit de eerste gegevens van de DNA analyse blijkt dat het niet afkomstig is van X-woman maar afkomstig is van een Homo neanderthalensis m.a.w. in een bepaalde periode leefden er Homo species naast elkaar.

DNA analyses

Svante Pääbo

Johannes Krause

Replica van de helft v.h. vingerkootje
(Ware grootte en exacte positie)

- DNA-materiaal uit de tand en het vingerkootje (*), die in 2000 en 2008 werden gevonden, werd onderzocht in het Max Planck Instituut door de bioloog Svante Pääbo en zijn naaste medewerker Johannes Krause.
(*) Derevianko stuurde de helft van het vingerkootje voor onderzoek naar het Max Planck Instituut. Omdat alle aandacht ging naar de DNA-analyse van de Homo neanderthalensis bleef het liggen. Eerst in 2009 werd het door de bioloog Johannes Krause opgepikt. Het werd volledig opgebruikt bij de DNA analyse.

http://en.wikipedia.org/wiki/Svante_P%C3%A4%C3%A4bo
http://www.horizons.uni-goettingen.de/horizont3/index.php?id=231

1. Bij de bepaling van de sequentie van het mtDNA bleek dat het verschil met de moderne mens 385 nucleotiden bedraagt op een totaal van 16.500. Het verschil tussen de Homo neanderthalensis met de moderne mens bedraagt slechts 202 nucleotiden. Hieruit bleek dat het vingerkootje niet afkomstig was van de Homo sapiens of de Homo neanderthalensis , die in deze periode (*) ook in de streek leefden m.a.w. dat het hier een aparte species betrof die de Homo denisova werd genoemd.
Hierbij bleek dat de tand uit 2010 en het vingerkootje afkomstig waren van 2 verschillende individuen van dezelfde species met name de Homo denisova.
(*) De Homo neandertalensis migreerde ca. 500 Ka uit Afrika en de Homo sapiens migreerde ca. 70 Ka geleden .

De evolutie volgens
Chris Stringer.

http://www.hominides.com/html/actualites/nouvelle-espece-hominide-siberie-0288.phphttp://www.hominides.com/html/actualites/homme-denisova-adn-neandertal-0378.php
http://www.hominides.com/html/actualites/homme-denisova-genome-complet-0559.php

http://genetics.med.harvard.edu/reich/Reich_Lab/Press_files/2011_Science-Denisova-1084-7.pdf

Denisova cave
(teenbotje)

2. DNA analyse van een voetbeentje dat in 2010 werd gevonden wees uit dat het afkomstig was van een vrouwelijke Homo neanderthalensis.(*)

(*) Pääbo had in 2009 de DNA sequentie van de Homo neanderthalensis volledig ontrafeld en kon dus met zekerheid de oorsprong van het voetbeentje bepalen.

Op dat ogenblik kon men stellen dat 3 species naast elkaar leefden : Homo sapiens wegens bracelet, Homo neanderthalensis na DNA- sequentie voetbeentje en Homo denisova na DNA -ssequentie vingerkootje.

- Uit de ontleding van het DNA bleek dat de ouders dichte familie van elkaar (*) waren, waarschijnlijk halfbroer en halfzus.

(*) Incest kwam waarschijnlijk veel voor bij dergelijk kleine groepen. Volgens de meeste wetenschappers is incest evenwel niet de hoofdoorzaak van het uitsterven van de Homo neanderthalensis maar heeft er mogelijk toe bijgedragen.

http://www.natureworldnews.com/articles/5365/20131219/neanderthal-genome-reveals-incest-interbreeding-and-mystery.htm

3. De verschillen in de mtDNA sequentie kan ook fungeren als een " moleculaire klok" waarbij men kan afleiden dat de Homo neanderthalensis en de Homo denisova zo'n 640 Ka geleden een gemeenschappelijke voorouder hadden. Volgens de antropoloog Chris Stringer is de Homo heidelbergensis de link tussen beide species.

"Stamboom" van de Homo denisova
volgens Pääbo

http://johnhawks.net/weblog/reviews/neandertals/neandertal_dna/denisova-krause-2010.html

http://www.nhm.ac.uk/about-us/news/2011/january/ancient-denisovans-and-the-human-family-tree93500.html

4. Volgens de wetenschappers kan zich een volgend migratiescenario hebben afgespeeld: 500 Ka geleden zouden in Afrika de lijn die later zal evolueren naar de Homo sapiens zich afsplitsen van de lijn die de Homo neanderthalensis en de Homo denisova zal voortbrengen.

400 Ka geleden zou een groep Homininen (Homo heidelbergensis ?) uit Afrika geëmigreerd zijn. Een deel van de populatie zou gemigreerd zijn naar Europa en verder geëvolueerd tot Homo neanderthalensis terwijl een ander deel naar het Oosten zou gemigreerd zijn en verder geëvolueerd tot Homo denisova.

70 Ka geleden emigreerde de Homo sapiens uit Afrika waarbij hij in Europa kruiste met de Homo neanderthalensis (*) en bij zijn verspreiding naar het Oosten kruiste met de Homo denisova .

(*) De moderne mensen van niet Afrikaanse origine bevatten 4% meer genetisch materiaal afkomstig van de Homo neanderthalensis. Dit duidt op een kruising tussen de Homo neanderthalensis en de Homo sapiens na de migratie naar Europa.

5. Door de sequentiebepaling van het nucleus DNA van de Melanesiërs kwam men tot de bevinding dat er kruising heeft plaatsgevonden tussen de Homo sapiens (*) en de Homo denisova.

(*) Meer bepaald de voorouders van de Melanesiërs

http://www.nhm.ac.uk/about-us/news/2012/august/denisovan-dna-suggests-a-dark-complexion-and-interbreeding113697.html

http://www.macroevolution.net/Denisova-cave.html#.UfKYKH5CT3g

Melanesië

- Het DNA van Melanesiërs bevat 4-6% genoom ( erfelijke informatie) afkomstig van de Homo denisova. Dit houdt eveneens in dat de Homo denisova zich verspreidde tot in Z/O Azië .
https://nl.wikipedia.org/wiki/Melanesi%C3%ABrs

6. Men kan zich de vraag stellen hoe het kan dat er zo weinig fossielen werden gevonden van de Homo denisova, een populatie die er in slaagde zich te verspreiden tot in het uiterste Zuid-Oosten van Azië.

In dat opzicht is het misschien aangewezen DNA onderzoek uit te voeren op twijfelgevallen zoals de fossielen uit Narmada, Dali en Jinniushan. ( zie deel 13 : de Homo sapiens in Azië)

http://en.wikipedia.org/wiki/Denisova_hominin
http://www.bradshawfoundation.com/origins/denisova_hominin.php
http://archaeology.about.com/b/2010/12/27/update-on-denisova-cave.htm
http://scitechdaily.com/previously-unknown-hominin-discovered-in-denisova-cave-in-siberia/
http://www.spiegel.de/international/zeitgeist/the-denisovan-code-researchers-decipher-dna-of-mysterious-human-ancestor-a-736454.html
http://www.nature.com/news/2010/100324/full/464472a.html
http://www.wondermondo.com/Countries/E/RUS/AltaiKrai/DenisovaCave.htm
http://www.nbcnews.com/id/45107973/ns/technology_and_science-science/t/ancestors-had-sex-mysterious-human-cousins/
http://www.sciencedaily.com/releases/2010/12/101222131119.htm
http://www.newscientist.com/article/mg21128254.000-stone-age-toe-could-redraw-human-family-tree.html#.UefXQn5CT3g

http://www.upf.edu/enoticies/en/1011/1224.html

http://www.talkorigins.org/faqs/homs/denisova.html
http://www.crystalinks.com/denisova.html
http://politicalblindspot.org/tag/derevianko/
http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/8583254.stm
http://www.wondermondo.com/Countries/E/RUS/AltaiKrai/DenisovaCave.htm
http://rokus01.wordpress.com/category/neanderthal/page/2/

**** Info****

Dateringsmethodes

* ESR : (Electron Spin Resonance) is een spectroscopische techniek om vrije radicalen te detecteren.

Straling veroorzaakt na een lange periode de vorming van vrije radicalen in het tandglazuur. Met ESR-spectroscopie worden de vrije radicalen gedetecteerd en mits kalibratie kan de ouderdom van de tanden bepaald worden.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Elektronspinresonantie

* Radiometric dating : Radiometrische datering die steunt op het radioactief verval van natuurlijke isotopen met o.a. U/Pb, U/Th, Ar40/Ar39, U238/U234, C14 ...

http://nl.wikipedia.org/wiki/Radiometrische_datering

* Fission Track Dating : Radiometrische datering die steunt op de analyse van de splijtingsporen die U238 bij zijn verval achterlaat in kristallen of vulkanisch glas. Voorwaarde dat de kristallen voldoende U238 bevatten.( Zr bevat voldoende U238 )

De Fission Track Methode (FTM) wordt gebruikt in een bereik van 0.1 - 20000 Ma om vulkanische erupties en artefacten te dateren.

http://en.wikipedia.org/wiki/Fission_track_dating

* Accelerated Mass Spectrometry : Wordt toegepast indien uiterst weinig materiaal beschikbaar is (< 1 mg). De C14 isotopen worden via de massaspectrometer afgezonderd zodat voldoende materiaal beschikbaar is.

http://archaeology.about.com/od/amthroughanterms/g/ams_radiocarbon.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Accelerator_mass_spectrometry

* Amino Acid Dating : Aminozuren zijn optisch actief (d & l configuratie). Enkel het l -Aminozuur komt voor in levende organismen. Na afsterven ontstaat er na verloop van tijd door racemisatie een racemisch mengsel van d- en l- Aminozuren. De verhouding d/l is een maat voor de ouderdomsbepaling.

http://en.wikipedia.org/wiki/Amino_acid_dating

* Oxygen Isotope Stage : is een onderdeel van chronostratigrafie d.i. het dateren van gesteenten.

De methodiek is gebaseerd op het feit dat de 3 isotopen van Zuurstof (99.759% O16, 0.0374% O17, 0.2039% O18) in een bepaalde verhouding aanwezig zijn onder een gebonden vorm in water (H2O).

Er bestaat een evenwicht tussen de gehaltes aan isotopen in de atmosfeer (waterdamp) en de oceanen.

Bij het verdampen wordt dit evenwicht verbroken omdat water met het O16 isotoop gemakkelijker verdampt dan water met de zwaardere isotopen. Wanneer het regent wordt het evenwicht hersteld.

In de ijstijden daarentegen valt op de hogere breedten de neerslag onder de vorm van sneeuw die overgaat in ijs en niet terugvloeit naar de oceanen , waardoor het evenwicht voor langere tijd verbroken wordt : de oceanen bevatten in de ijstijden meer O18 dan in de warmere periodes.

Deze gewijzigde verhouding vindt men terug in het CaCO3 waaruit het skelet is opgebouwd.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Marine_Isotope_Stage

geel = gematigd klimaat
bauw = ijstijden

* Thermoluminescence : dateringsmethode die gebaseerd is op het feit dat kristallijne structuren in sedimenten worden " aangeslagen" door de achtergrondstraling.

Wanneer de sedimenten tijdens de meting worden verhit zenden ze een zwak lichtsignaal uit proportioneel met de, in de loop der tijden, ontvangen straling.

http://en.wikipedia.org/wiki/Thermoluminescence_dating

* Paleomagnetisme : Paleomagnetisme is de meting van de richting van het magnetisch veld in gesteenten. Omdat het aardmagnetisch veld in de loop der tijden regelmatig omkeerde kan het als ruwe datering gebruikt worden.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Omkering_van_het_aardmagnetisch_veld

http://en.wikipedia.org/wiki/Paleomagnetism

Tijdschaal