Alle Homo naledi-Fossilien in einer Höhle könnten weiblich gewesen sein

Ein internationales Forschungsteam hat erstmals uralte Proteine des Homo naledi analysiert, eines ausgestorbenen Verwandten des Menschen, der im Rising-Star-Höhlensystem in der UNESCO-Welterbestätte »Cradle of Humankind« (»Wiege der Menschheit«) in Südafrika entdeckt wurde.

Geleitet wurde die Studie von Palesa Madupe, Molekularwissenschaftlerin und Erstautorin der Studie, sowie von Enrico Cappellini, Professor für Paläoproteomik und Seniorautor der Studie. Das Team arbeitete mit Forschenden des Rising-Star-Projekts der National Geographic Society und deren Partnerinstitutionen zusammen. Unter der Leitung des Paläoanthropologen Lee Berger hatte das Rising-Star-Projekt Homo naledi nach der Entdeckung und Beschreibung von Fossilien dieser Art in einem Höhlensystem weltweit bekannt gemacht.

Für die neue Analyse untersuchten die Forschenden Proteine aus dem Zahnschmelz von 23 versteinerten Zähnen, die mindestens 20 Individuen repräsentieren. Dabei suchten sie nach Amelogenin-Y, einem Protein, das vom AMELY-Gen auf dem Y-Chromosom kodiert wird und normalerweise nur bei biologisch männlichen Personen vorkommt. Doch in keinem der untersuchten Zähne konnte Amelogenin-Y nachgewiesen werden.

Uralte Proteine im Zahnschmelz erhalten

Für die Studie nutzten die Forschenden eine minimalinvasive Säureätztechnik, um Peptide, also Fragmente uralter Proteine, aus dem Zahnschmelz zu extrahieren. Anschließend analysierten sie diese mittels Massenspektrometrie.

»Anders als bei anderen Überresten, etwa Knochenfragmenten, bleiben Proteine im Zahnschmelz erhalten, da Zahnschmelz das härteste Gewebe im menschlichen Körper ist und die Proteine selbst über Millionen von Jahre vor Umweltkontamination schützt. Das macht sie zu idealen Trägern genetischer Informationen aus der fernen Vergangenheit«, sagt Molekularwissenschaftlerin Palesa Madupe, Postdoc am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig. Zum Zeitpunkt der Studie war sie Postdoc an der University of Copenhagen. »Unsere Studie bringt uns der Lösung des Rätsels, warum Homo naledi so wenig Variation aufwies, einen Schritt näher. Möglicherweise haben sie alle zu einem Geschlecht gehört.«

Erwachsene Homo naledi-Fossilien aus der Dinaledi-Kammer stellen Forschende seit Langem vor ein Rätsel, da sie nur geringe Unterschiede in Größe, Form und anderen körperlichen Merkmalen aufweisen. In vielen Homininen-Gruppen spiegeln solche Unterschiede die Differenzen zwischen männlichen und weiblichen Individuen wider. Die neuen Proteinnachweise liefern daher wichtige zusätzliche Daten für die Diskussion über die Biologie von Homo naledi und darüber, wie seine Überreste in das Höhlensystem gelangten.

Enrico Cappellini betont, dass die Ergebnisse den Bedarf an weiterer Forschung unterstreichen: »Bemerkenswerterweise werfen diese Resultate tiefgreifende neue Fragen auf, allen voran die: Wenn die Homo naledi im Rising-Star-Höhlensystem alle weiblich sind, wo sind dann die männlichen Individuen? Wir müssen eine neue Generation paläoproteomischer Werkzeuge einsetzen, um dieser und anderen faszinierenden Fragen nachzugehen.«

Sind die untersuchten Individuen weiblich, könnten die Ergebnisse auf geschlechtsspezifische Bestattungs- oder Deponierungspraktiken bei Homo naledi hindeuten. Die Forschenden betonen jedoch, dass auch eine andere biologische Erklärung möglich ist: eine Deletion des AMELY-Gens. Solche Deletionen wurden bereits bei einigen heute lebenden Menschen sowie im Erbgut eines männlichen Neandertalers nachgewiesen. Hätten männliche Homo naledi eine ähnliche Deletion aufgewiesen, könnten sie in der Analyse von Zahnschmelzproteinen als weiblich eingestuft werden, obwohl sie biologisch männlich waren.

»Sowohl das Fehlen männlicher Homo naledi-Individuen im Rising-Star-Höhlensystem als auch eine systematische Deletion des AMELY-Gens sind faszinierende Szenarien, die weitreichende Auswirkungen auf unser Verständnis der Biologie und Evolution dieser Art hätten«, sagte Cappellini, Professor für Paläoproteomik am Globe Institute der University of Copenhagen, wo die Analysen durchgeführt wurden.

»Besonders spannend finde ich, dass unsere Ergebnisse erneut zeigen: Die Analyse von Proteinen pleistozäner Homininen ist nicht nur möglich, sondern kann in manchen Fällen sogar auf minimal destruktive Weise erfolgen«, sagt Madupe und betont damit die größere methodische Bedeutung der Studie. »Das könnte den Weg zu einer völlig neuen, nachhaltigen Untersuchung der Unterschiede zwischen den Geschlechtern in Gruppen ausgestorbener Homininen und anderer Tiere eröffnen, ohne dass diese unschätzbar wertvollen Fossilien sichtbare Schäden davontragen.«

Ein neues Werkzeug zur Erforschung früher menschlicher Verwandter

Der Homo naledi lebte vor 335.000 bis 241.000 Jahren und vereinte menschenähnliche mit älteren anatomischen Merkmalen. Sein Gehirn war nur wenig größer als das eines Schimpansen. Die Rising-Star-Fossilien sind eine der größten bekannten Sammlungen einer ausgestorbenen Homininenart.

Die Fossilien wurden erstmals im Jahr 2013 vom Rising-Star-Team ausgegraben, dem auch eine ausschließlich aus Frauen bestehende Gruppe von Höhlenforscherinnen und Wissenschaftlerinnen angehörte, bekannt als die »Underground Astronauts«. Die Arbeiten waren Teil eines von Berger und Kolleg:innen geleiteten Projekts. Aus der Dinaledi-Kammer wurden mehr als 1.500 Fossilien und 150 Zähne von Homininen geborgen. Später wurde an anderen Stellen des Höhlensystems weiteres Fossilmaterial entdeckt.

Die Gewinnung uralter Proteine aus dem Zahnschmelz von Homo naledi ermöglicht neue Untersuchungen ausgestorbener Verwandter des Menschen in solchen Zusammenhängen, in denen DNA nur begrenzt erhalten bleibt. Die aktuellen Ergebnisse bringen Forschende dem Verständnis des Rätsels Homo naledi näher, machen aber zugleich deutlich, dass es über diese rätselhafte Art noch viel zu entdecken gibt.