Svante Pääbo: DNA-ledtrådar till neandertalaren inom oss

Genom att dela med sig av resultaten från en massiv studie över hela värden visar genetikern Svante Pääbo DNA-bevis på att tidiga människor parade sig med neandertalare efter det vi flyttat ut ur Afrika. (Ja, många av oss har neandertal-DNA.) Han visar också hur ett litet ben från fingret på ett spädbarn var tillräckligt för att identifiera en helt ny människoart.

Det som jag vill tala till er om

är vad vi kan lära oss genom att studerat genomen

hos levande personer

och utdöda människor.

Men innan jag gör det

vill jag bara helt kort påminna er om vad ni redan vet:

att våra genom, vårt genetiska material,

lagras i nästan alla celler i våra kroppar i kromosomer

i form av DNA,

som är denna kända molekylen i form av en dubbelhelix.

Och den genetiska informationen

förvaras i form av en sekvens

av fyra baser

förkortade med bokstäverna A, T, C och G.

Och information finns där två gånger --

en gång på varje sträng --

vilket är viktigt,

eftersom när nya celler bildas, delar sig dessa strängar,

nya strängar bildas med de gamla som mallar

en en nästan perfekt process.

Men naturligtvis är ingenting i naturen

totalt perfekt,

så ibland görs ett misstag

och en felaktig bokstav byggs in.

Och vi kan då se resultatet

av sådana mutationer

när vi jämför DNA-sekvenserna

mellan oss här i detta rummet till exempel.

Och vi jämför mitt genom med ert genom,

så kommer ungefär var 1.200 till 1.300:e bokstav

skilja mellan oss.

Och dessa mutationer ackumulerar

approximativt som en funktion av tiden.

So om vi lägger in en schimpans här kommer vi se fler skillnader.

Ungefär en bokstav på hundra

kommer skilja från en schimpans.

Och sedan om ni är intresserade i historien

bakom en bit av DNA, eller hela genomet,

så kan man rekonstruera DNA:ets hela historia

med de skillnader man observerar.

Och i allmänhet åskådliggör vi våra idéer om denna historia

i form av sådana här träd.

I detta fallet är det väldigt enkelt.

De två mänskliga DNA-sekvenserna

går tillbaka till en gemensam förfader helt nyligen.

Längre tillbaka finns det en som vi delar med schimpanser.

Och eftersom dessa mutationer

händer approximativt som en funktion av tiden,

kan man förvandla dessa skillnader

till uppskattningar av den tid

då två människor, typiskt,

delar en gemensam förfader för ungefär en halv miljon år sedan,

och med schimpansernas

blir det i storleksordningen fem miljoner år sedan.

Så det som nu har hänt under de senaste åren

är att det finns beräkningstekniker

som tillåter oss att se många, många DNA-bitar mycket snabbt.

Så nu kan vi inom loppet av timmar

bestämma en människas hela genom.

Var och en av oss innehåller naturligtvis två mänskliga genom --

ett från våra mödrar och ett från våra fäder.

Och de är runt tre miljarder sådana bokstäver långa.

Och vi ska finna att de två genomen i mig,

eller ett av mina genom som vi vill använda,

kommer ha runt tre miljoner skillnader

i den storleksordningen.

Och vad man sedan också kan börja göra

är att säga hur dessa genetiska skillnader

fördelar sig runt om i världen.

Och om man gör det,

finner man en viss mängd genetisk variation i Afrika.

Och om man tittar utanför Afrika

finner man faktiskt mindre genetisk variation.

Detta är så klart förvånande,

eftersom något i stil med sex till åtta gånger färre människor

bor i Afrika än utanför Afrika.

Ändå har människorna i Afrika

mer genetisk variation.

Dessutom har nästan alla dessa genetiska varianter

som vi ser utanför Afrika

nära besläktade DNA-sekvenser

som man finner i Afrika.

Men om man tittar i Afrika

finns det en komponent av den genetiska variationen

som inte har några nära släktingar utanför.

Så modellen för att förklara detta

är att en del av den afrikanska variationen, men inte hela,

har gått ut och koloniserat resten av världen.

Och tillsammans med metoderna att datera dessa genetiska skillnader

har detta lett till insikten

att moderna människor --

människor som i allt väsentligt är omöjliga att skilja från dig och mig --

utvecklades i Afrika helt nyligen

för mellan 100 och 200.000 år sedan.

Och senare, för mellan 100 och 50.000 år sedan eller något sådant

lämnade Afrika

för att kolonisera resten av världen.

Så vad jag ofta tycker om att säga

är att, ur ett genetiskt perspektiv,

är vi alla afrikaner.

Antingen bor vi i Afrika idag

eller har vi lämnat det helt nyligen.

En annan konsekvens

av detta unga ursprung för moderna människor

är att genetiska varianter

är allmänt vitt spridda i världen,

på många platser,

och de tenderar att variera som gradienter,

i alla fall ur ett fågelperspektiv.

Och eftersom det finns många genetiska varianter,

och de har olika sådana gradienter,

betyder detta att om vi bestämmer en DNA-sekvens --

ett genom från en individ --

kan vi väldigt noggrant uppskatta

var denna personen kommer ifrån,

under förutsättning att dess föräldrar eller far/morföräldrar

inte har flyttat runt för mycket.

Men betyder då detta,

som många människor gärna vill tro,

att det finns enorma genetiska skillnader mellan grupper av människor --

på olika kontinenter till exempel?

Ja, vi kan börja ställa sådana frågor också.

Det finns, till exempel, ett projekt som pågår

att sekvensera tusen individer

deras genom -- från olika delar av världen.

De har sekvenserat 185 afrikaner

från två befolkningar i Afrika.

De sekvenserade ungefärligen lika många människor

i Europa och i Kina.

Och vi kan börja säga hur mycket varians finner vi

hur många bokstäver som varierar

i åtminstone en av dessa individuella sekvenser.

Och det är mycket: 38 miljoner variabla positioner.

Men vi kan fråga: Finns det några absoluta skillnader

mellan afrikaner och icke-afrikaner?

Kanske den största skillnaden

som de flesta av oss skulle föreställa oss existerade.

Och med absolut skillnad --

och jag menar skillnad

där människor inom Afrika på en särskild position

där alla individer -- 100 procent -- har en bokstav,

och alla utanför Afrika har en annan bokstav.

Och svaret på det bland alla dessa miljoner skillnader

är att det inte finns någon enstaka sådan position.

Detta kan vara överraskande.

Kanske någon individ har blivit felklassificerad eller så.

Så vi kan släppa lite på kriteriet

och säga: Hur många positioner finner vi

där 95 procent av människorna i Afrika har

en variant,

95 procent en annan variant,

och det antalet är 12.

So detta är mycket överraskande.

Det betyder att när vi ser på människor

och ser en person från Afrika

och en person från Europa eller Asien,

kan vi inte för en enstaka position i genomet med 100 procents säkerhet

förutse vad den personen skulle bära på.

Och för bara 12 positioner

kan vi hoppas ha 95 procent rätt.

Detta kan vara överraskande

för vi kan naturligtvis se på dessa människor

och väldigt enkelt säga var de eller deras förfäder kom från.

Se vad detta betyder nu

är att de karaktärsdrag vi då ser på

och ser så lätt --

ansiktsdrag, hudfärg, hårets struktur --

bestäms inte av enstaka gener med stora effekter,

utan bestäms av många olika genetiska varianter

som verkar variera i frekvens

mellan olika delar av världen.

Det finns en annan sak med de karaktärsdragen

som vi så lätt observerar på varandra

som jag tycker är värt att fundera på,

och det är att, i väldigt bokstavlig mening,

är de bara på ytan av våra kroppar.

De är vad vi precis sade --

ansiktsdrag, hårets struktur, hudfärg.

Det finns också ett antal drag

som varierar mellan kontinenter så där

som har att göra med hur ämnesomsättningen av den mat vi intar,

eller som har att göra

med hur våra immunsystem hanterar mikrober

som försöker invadera våra kroppar.

Men dessa är alla delar av våra kroppar

där vi mycket direkt kan interagera med vår miljö,

i direkt konfrontation, så att säga.

Det är lätt att föreställa sig

hur särskilt de delarna av våra kroppar

snabbt påverkades av selektion från miljön

och ändrade de genernas frekvenser

som är inblandade i dem.

Men om vi ser på andra delar av våra kroppar

där vi inte direkt interagerar med miljön --

våra njurar, våra levrar, våra hjärtan --

så finns det inget sätt att avgöra,

bara genom att se på de organen,

var i världen de kunde komma från.

Se det finns en annan intressant sak

som kommer ur denna insikt

att människorna har ett gemensamt ursprung i Afrika för inte så länge sedan,

och att det är när de människorna kom till

för ungefär 100.000 år sedan,

så var de inte ensamma på planeten.

Det fanns andra sorters människor där,

kanske mest kända neandertalarna --

dessa robusta människotyper,

jämförda här till vänster

med ett modernt mänskligt skelett till höger --

som existerade i västra Asien och Europa

sedan flera hundratusentals år.

Så en intressant fråga är,

vad hände när vi träffades?

Vad hände med neandertalarna?

Och för att börja besvara sådana frågor

arbetar min forskningsgrupp -- nu sedan mer än 25 år --

på metoder att extrahera DNA

från lämningar av neandertalare

och utdöda djur

som är tiotusentals år gamla.

Så detta för med sig en mängd tekniska frågor

om hur man kan extrahera DNA,

hur man konverterar den till en form som man kan sekvensera.

Man måste arbeta mycket försiktigt

för att undvika kontamination av experimenten

av DNA från en själv.

Och det är då, i förening med dessa metoder

som tillåter väldigt många DNA-molekyler att bli sekvenserade mycket fort,

tillät oss i fjol

att presentera den första versionen av neandertalarnas genom,

så att vilken som helst av er

nu kan se på internet, på neandertalarnas genom,

eller åtminstone de 55 procent av det

som vi lyckats rekonstruera hittills.

Och du kan börja jämföra det med genomen

från människor som lever idag.

Och en fråga

som man då kan vilja ställa

är, vad hände när vi möttes?

Blandades vi eller inte?

Och sättet att ställa den frågan

är av se på de neandertalare som kommer från Sydeuropa

och jämföra det med genom

från människor som lever idag.

Så då tänker vi oss

att göra detta med par av individer,

och börja med två afrikaner,

genom att se på de två afrikanska genomen

finna ställen där de skiljer sig från varandra

och i vart fall fråga: Hur ser en neandertalare ut?

Matchar den den ena afrikanen eller den andra?

Vi borde förvänta oss att det inte skulle vara någon skillnad,

för neandertalare var aldrig i Afrika.

De borde vara lika, de har ingen anledning att vara närmare

en afrikan än en annan afrikan.

Och så är det verkligen.

Statistiskt sett finns det ingen skillnad

i hur ofta neandertalarna matchar en afrikan eller en annan.

Men detta är annorlunda

om vi nu ser på en europeisk individ och en afrikan.

Då matchar en neandertalare

betydligt oftare europén

snarare än afrikanen.

Det samma är sant om vi se på en kinesisk individ

gentemot en afrikan,

Neandertalaren kommer att matcha den kinesiska individen oftare.

Detta kan också vara överraskande

eftersom neandertalarna aldrig var i Kina.

Så modellen vi har föreslagit för att förklara detta

är att när moderna människor kom ut ur Afrika

någon gång efter för 100.000 år sedan,

mötte de neandertalare.

Förmodligen gjorde de detta först i Mellanöstern

där det fanns neandertalare som bodde.

Om de sedan blandades med varandra där,

då skulle dessa moderna människor

som blev förfäder

till alla utanför Afrika

bära med sig denna neandertal-komponent i sina genom

till resten av världen.

Så att idag människorna som bor utanför Afrika

har fått ungefär två och en halv procent av sitt DNA

från neandertalarna.

Så nu har vi ett neandertal-genom

till hands som referenspunkt

och nu har vi teknologierna

att se på dessa urgamla lämningar

och extrahera DNA,

nu kan vi börja tillämpa dem på andra platser i världen.

Och den första platsen vi har gjort det är i södra Sibirien

i Altai-bergen

på en plats som heter Denisova,

ett grottfynd i berget här,

där arkeologer 2008

fann en pytteliten benbit --

detta är en kopia av den --

som de insåg kom från den sista falangen

från en människas lillfinger.

Och den var tillräckligt väl bevarad

så vi kunde avgöra denna individens DNA

till och med i större utsträckning

än för neandertalarna faktiskt,

och börja relatera det till neandertal-genomet

och till människor idag.

Och vi fann att denna individen

delade ett gemensamt ursprung för hans DNA-sekvenser

med neandertalara för runt 640.000 år sedan.

Och längre tillbaka, för 800.000 år sedan

finns det ett gemensamt ursprung

med nutida människor.

So denna individen kommer från en population

som delar ursprung med neandertalarna,

men för länge sedan och har sedan en lång självständig historia.

Vi kallar denna grupp av människor,

som vi då beskrev för första gången

från denna lilla, lilla benbit,

för denisovaner,

efter den plats där de först beskrevs.

Så vi kan sedan fråga för denisovanerna

samma saker som för neandertalarna:

Blandades de med förfäder till nutida människor?

Om vi ställer den frågan,

och jämför denisovanernas genom

med människor runtom i världen,

finner vi förvånansvärt

inga bevis på denisovan-DNA

hos några människor som bor ens nära Sibirien idag.

Men vi finner det i Papua Nya Guinea

och på andra öar i Melanesien och Stilla Havet.

Så det betyder förmodligen

att dessa denisovaner hade varit mera vitt spridda tidigare i historien,

eftersom vi inte tror att melanesiernas förfäder

någonsin var i Sibirien.

Så genom att studera

dessa genom från utdöda människor,

börjar vi komma till en bild av hur världen såg ut

när moderna människor började komma ut från Afrika.

I väst fanns neandertalarna;

i öst fanns denisovanerna --

kanske andra sorters människor också

som vi ännu inte beskrivit.

Vi vet inte helt var gränsen mellan dessa folkslag var,

men vi vet att i södra Sibirien,

fanns det både neandertalare och denisovaner

åtminståne vid något tillfälle i det förgångna.

Sedan uppstod den moderna människan någonstans i Afrika,

kom ut ur Afrika, troligen i Mellanöstern.

De träffar neandertalarna, de blandas med dem,

fortsätter spridas över världen,

och någonstans i sydöstra Asien

möter de denisovanerna och blandas med dem

och fortsätter ut över Stilla Havet.

Och sedan försvinner dessa tidigare former av människor,

men de fortsätter att leva lite grann idag

i några av oss --

i de människor utanför Afrika som fått två och en halv procent av sitt DNA

från neandertalarna,

och människor i Melanesien

har faktiskt ytterligare ungefär fem procent

från denisovanerna.

Betyder detta då att det trots allt finns

någon absolut skillnad

mellan människor utanför Afrika och inom Afrika

så att människor utanför Afrika

har denna gamla komponent i sitt genom

från dessa utdöda människoslag,

medan afrikanerna inte har det?

Ja, jag tror inte så är fallet.

Förmodligen uppstod moderna

människor någonstans i Afrika.

De spreds över Afrika också, naturligtvis,

och det fanns äldre, tidigare former av människor där.

Och eftersom vi blandades på andra håll,

så är jag ganska säker på att en dag,

när vi kanske kommer ha ett genom

från också dessa tidigare former i Afrika,

kommer vi finna att de också blandats

med tidiga moderna människor i Afrika.

Så för att summera,

vad har vi lärt oss genom att studera genomen

från nutida människor

och utdöda människor?

Vi lär oss kanske många saker,

men en sak som jag tycker är viktig att nämna

är att jag tror lärdomen är att vi alltid har blandats.

Vi blandades med dessa tidigare former av människor,

varhelst vi träffade på dem,

och vi har blandats med varandra hela tiden sedan dess.

Tack för er uppmärksamhet.

(Applåd)