Moderne mensen worden gekenmerkt door hun prosocialiteit, een brede term die empathie, sociale tolerantie, samenwerking en altruïsme binnen de soort omvat. Deze facetten van sociale cognitie zijn in verband gebracht met variaties in de oxytocine- en vasotocine-genen (OT en VT) en hun receptoren (OTR en VTR). Om licht te werpen op de genetische basis van dit gedrag, voerden wetenschappers van de Universiteit van Barcelona (UB) en de Rockefeller Universiteit een nieuwe studie uit waarin de beschikbare genoomsequenties van deze genen werden vergeleken tussen moderne mensen, niet-menselijke primatensoorten (bijv. chimpansees, bonobo's en makaken) en, voor het eerst, archaïsche mensen, die alle beschikbare genomen van Neanderthalers en Denisovans gebruikten.

In de studie, gepubliceerd in het tijdschrift Comprehensive Psychoneuroendocrinology , identificeerden de onderzoekers verschillende locaties waar moderne mensen verschilden van zowel archaïsche mensen als niet-menselijke primaten, en andere waar zowel moderne als archaïsche mensen verschilden van niet-menselijke primaten.

"We gebruikten een interdisciplinaire benadering om de evolutie van hominide prosocialiteit te begrijpen door de lens van de oxytocine- en vasotocinereceptoren, waarbij we onder meer bewijs uit moderne en archaïsche genomica, populatiegenetica, transcriptomics en gedrags- en neurowetenschappelijke studies combineerden. Deze resultaten kan licht werpen op de genetica die ten grondslag ligt aan mogelijke sociale verschillen tussen moderne mensen en archaïsche mensen, evenals de overeenkomsten tussen het sociale gedrag van moderne mensen en bonobo's", zei eerste auteur Constantina Theofanopoulou. Dit onderzoek maakt deel uit van haar doctoraatsthesis uitgevoerd onder co-supervisie van Cedric Boeckx, ICREA-onderzoeker aan het Institute of Complex Systems van de UB (UBICS) en Erich D. Jarvis, professor aan de Rockefeller University.

Varianten die uniek zijn voor de moderne mens in meer dan 70% van de bevolking

Gezien het bewijs over moderne menselijke prosocialiteit en over de betrokkenheid van de oxytocine- en vasotocine-genen bij sociaal gedrag, veronderstelden de onderzoekers dat de evolutie van deze genen de genetische basis van de evolutie van hominine-prosocialiteit zou kunnen ophelderen. Met dit doel voor ogen onderzocht de studie de verschillen tussen moderne mensen, archaïsche mensen en niet-menselijke primaten op polymorfe heterozygote locaties in het menselijk genoom - locaties waar ten minste twee alternatieve sequenties in een populatie worden gevonden.

"Eerdere studies die het hele moderne menselijke genoom vergeleken met het genoom van de Neanderthaler of de chimpansee, hebben zich gericht op veranderingen die vast of bijna vast zijn in de moderne mens. Dit heeft ertoe geleid dat ze locaties hebben geïdentificeerd waar bijvoorbeeld alle Neanderthalers adenine hadden (een van de de vier nucleotiden die met guanine, cytosine en thymine het DNA vormen) en bijna alle moderne mensen (zeg 98%) hebben guanine. In dit onderzoek zochten we naar verschillen op locaties waar niet alle moderne mensen per definitie hetzelfde delen nucleotide, namelijk op polymorfe plaatsen, waar bijvoorbeeld 70% van de moderne menselijke populatie adenine en 30% cytosine heeft", voegt Theofanopoulou toe.

De onderzoekers identificeerden vijf plaatsen in de oxytocine- en vasotocinereceptoren waar moderne mensen uniek zijn in een van hun twee (of meer) varianten in vergelijking met archaïsche mensen en niet-menselijke primaten, en die tegelijkertijd worden aangetroffen in meer dan 70% van de de moderne menselijke bevolking. Vervolgens hebben ze functie- en frequentieanalyses uitgevoerd om vast te stellen of de varianten relevant zijn. Ze voerden een reeks analyses uit op de vijf locaties en ontdekten dat sommige varianten zeer functioneel zijn, wat aangeeft dat ze een effect hebben op de moleculaire functie van de eiwitten die door deze genen worden geactiveerd.

De onderzoekers ontdekten ook dat deze sites worden aangetroffen in genoomgebieden die actief zijn in de hersenen, met name in de cingulate gyrus, een hersengebied dat betrokken is bij sociale cognitie-relevante paden. Bovendien zijn al deze sites in andere onderzoeken in verband gebracht met een overvloed aan sociaal gedrag of sociale gebreken, zoals autisme, ADHD, agressie, enzovoort.

Deze bevindingen kunnen helpen bij het verklaren van enkele van de sociale verschillen tussen moderne mensen en wat we veronderstellen te weten over het sociale gedrag van Neanderthalers en Denisovans. "Ze kunnen bijvoorbeeld relevant zijn voor de kleinere sociale groepen die worden toegeschreven aan Neanderthalers en Denisovans of voor de verminderde moderne menselijke androgenisatie. Ze kunnen ook relevant zijn voor een andere sociale structuur, d.w.z. Neanderthalers zijn gekoppeld aan een polygyne sociale structuur en een een hoger niveau van competitie tussen mannen en mannen dan de meeste hedendaagse moderne menselijke populaties", zegt Constantina Theofanopoulou.

Varianten zijn alleen aanwezig bij moderne en archaïsche mensen

De studie vond ook twee plaatsen op de oxytocinereceptor onder een positieve selectie bij moderne en archaïsche mensen:dat wil zeggen, moderne en archaïsche mensen vertoonden een variant die bij geen enkele andere niet-menselijke primaat aanwezig was. Dit betekent dat deze vindplaatsen in zeer hoge percentages worden aangetroffen in de moderne menselijke populatie (in dit geval meer dan 85%). Deze zelfde sites zijn ook in verband gebracht met een groot aantal sociale gedragingen of tekortkomingen, en een van hen werd voorspeld als een zeer functionele site in hun regulatieanalyses. "De sites die uniek zijn in zowel ons als archaïsche mensen versus niet-menselijke primaten, kunnen de genetische onderbouwing van de progressieve sociale tolerantie ophelderen die nodig is voor de intensieve culturele overdracht van technologische innovaties (bijvoorbeeld vuurgebruik) in de evolutie van de mensheid, evenals wat betreft de verminderde agressie die wordt aangegeven door verschillende markers in de vroege evolutie van de mensachtigen, zoals de vermindering van de grootte van de mannelijke hond en het versnelde demografische succes", voegt Theofanopoulou toe.

Convergente sites met bonobo's

Ten slotte vonden de onderzoekers drie locaties waar moderne mensen en bonobo's, een primatensoort die convergentie van prosociaal gedrag met mensen vertoont, hetzelfde nucleotide hebben. "De convergente locaties in moderne mensen en bonobo's kunnen inzichtelijk zijn voor het begrijpen van de geponeerde overeenkomsten in prosocialiteit, sociale tolerantie en samenwerking tussen ons en bonobo's, en de verschillen van beide in vergelijking met chimpansees. Bonobo's presteren bijvoorbeeld beter dan chimpansees op taken die relevant zijn voor sociale causaliteit of theory of mind en zijn meer aandachtig voor het gezicht en de ogen, wat wijst op een hogere empathische gevoeligheid", merkt de onderzoeker op.

Alle sites die in dit onderzoek zijn geïdentificeerd, zijn ook onafhankelijk geassocieerd met stoornissen die sociale tekorten omvatten, zoals autismespectrumstoornissen (ASS). "Het begrijpen van ontwikkelingsstoornissen door evolutionaire lenzen kan ons helpen bij het bereiken van wat we een evo-devo (evolutionaire en ontwikkelingsbiologie) begrip van deze aandoeningen noemen. Als inderdaad 'ontogenie de fylogenie recapituleert', dan kan het ontcijferen van ons evolutionaire traject licht werpen op nieuwe genetische plekken voor klinisch onderzoek dat op zijn beurt zou kunnen leiden tot een eerdere diagnose van de aandoening", zegt Constantina Theofanopoulou.

Toekomstig onderzoek in grotere steekproeven

De volgende stap in dit onderzoek zou zijn om deze resultaten te testen in grotere steekproeven. Dit doel, zoals Theofanopoulou zegt, "is gemakkelijker" te bereiken bij niet-menselijke primaten zoals chimpansees en bonobo's, maar "is moeilijker in het geval van Neanderthalers of Denisovans", aangezien het verkrijgen van toegang tot meer archaïsche genomen afhankelijk is van archeologische vondsten, onder andere factoren. "Een andere stap is om de reikwijdte van het onderzoek te verbreden en meer genen van de oxytocine-route op te nemen, of andere genen die in de menselijke evolutie worden benadrukt, zoals dopamine", besluit de onderzoeker.