De grootste studie ooit van oud menselijk DNA, samen met het eerste genoom van een individu uit de oude beschaving van de Indusvallei, onthullen in ongekend detail de veranderende voorouders van Centraal- en Zuid-Aziatische bevolkingsgroepen in de loop van de tijd.

Het onderzoek, online gepubliceerd op 5 september in een paar papers in Wetenschap en Cel , beantwoordt ook al lang bestaande vragen over de oorsprong van de landbouw en de bron van Indo-Europese talen in Zuid- en Centraal-Azië.

genetici, archeologen en antropologen uit Noord-Amerika, Europa, Centraal-Azië en Zuid-Azië analyseerden de genomen van 524 nooit eerder bestudeerde oude individuen. Het werk verhoogde het wereldwijde totaal van gepubliceerde oude genomen met ongeveer 25 procent.

Door deze genomen met elkaar en met eerder gesequenced genomen te vergelijken, en door de informatie naast archeologische, taalkundige en andere documenten, de onderzoekers hebben veel van de belangrijkste details ingevuld over wie er in verschillende delen van deze regio woonden vanaf het Mesolithicum (ongeveer 12, 000 jaar geleden) tot de ijzertijd (tot ongeveer 2, 000 jaar geleden) en hoe ze zich verhouden tot de mensen die er nu wonen.

"Met zoveel monsters, we kunnen subtiele interacties tussen populaties detecteren, evenals uitbijters binnen populaties, iets dat pas de laatste jaren mogelijk is geworden door technologische vooruitgang, " zei David Reich, co-senior auteur van beide artikelen en hoogleraar genetica aan het Blavatnik Institute van de Harvard Medical School.

"Deze studies spreken over twee van de meest diepgaande culturele transformaties in het oude Eurazië - de overgang van jagen en verzamelen naar landbouw en de verspreiding van Indo-Europese talen, die tegenwoordig van de Britse eilanden tot Zuid-Azië worden gesproken – samen met de beweging van mensen, " zei Vagheesh Narasimhan, co-eerste auteur van beide artikelen en een postdoctoraal onderzoeker in het Reichslab. "De studies zijn bijzonder belangrijk omdat Centraal- en Zuid-Azië zulke onderbelichte delen van de wereld zijn."

"Een van de meest opwindende aspecten van deze studie is de manier waarop het genetica integreert met archeologie en taalkunde, " zei Ron Pinhasi van de Universiteit van Wenen, co-senior auteur van de Wetenschap papier. "De nieuwe resultaten kwamen naar voren na het combineren van gegevens, methoden en perspectieven uit diverse academische disciplines, een integrale benadering die veel meer informatie over het verleden geeft dan een van deze disciplines alleen zou kunnen."

"In aanvulling, de introductie van nieuwe bemonsteringsmethoden stelde ons in staat om schade aan skeletten te minimaliseren en tegelijkertijd de kans te maximaliseren om genetische gegevens te verkrijgen uit regio's waar DNA-conservering vaak slecht is, ' voegde Pinhasi eraan toe.

Taaltoets

Indo-Europese talen, waaronder Hindi/Urdu, Bengaals, Punjabi, Perzisch, Russisch, Engels, Spaans, Gaelic en meer dan 400 anderen vormen de grootste taalfamilie op aarde.

Al decenia, specialisten hebben gedebatteerd over hoe Indo-Europese talen hun weg vonden naar verre delen van de wereld. Verspreidden ze zich via herders van de Euraziatische steppe? Of reisden ze mee met boeren die vanuit Anatolië (het huidige Turkije) naar het westen en oosten trokken?

Een document uit 2015 van Reich en collega's gaf aan dat Indo-Europese talen via de steppe in Europa aankwamen. De Wetenschap studie maakt nu een soortgelijk argument voor Zuid-Azië door aan te tonen dat de huidige Zuid-Aziaten weinig of geen voorouders hebben van boeren met Anatolische wortels.

"We kunnen een grootschalige verspreiding van boeren met Anatolische wortels in Zuid-Azië uitsluiten, het middelpunt van de 'Anatolische hypothese' dat een dergelijke beweging landbouw en Indo-Europese talen in de regio bracht, " zei Rijk, die ook een onderzoeker is van het Howard Hughes Medical Institute en het Broad Institute. "Aangezien er geen substantiële verplaatsingen van mensen plaatsvonden, dit is schaakmat voor de Anatolische hypothese."

Een nieuwe bewijslijn ten gunste van een steppe-oorsprong voor Indo-Europese talen is de detectie van genetische patronen die sprekers van de Indo-Iraanse en Balto-Slavische takken van Indo-Europese talen met elkaar verbinden. De onderzoekers ontdekten dat de huidige sprekers van beide takken afstammen van een subgroep van steppe-herders die bijna 5 jaar westwaarts naar Europa trokken, 000 jaar geleden en verspreidde zich vervolgens terug naar het oosten in Centraal- en Zuid-Azië in de volgende 1, 500 jaar.

"Dit biedt een eenvoudige verklaring in termen van oude bewegingen van mensen voor de anders raadselachtige gedeelde taalkundige kenmerken van deze twee takken van Indo-Europese, die tegenwoordig gescheiden zijn door enorme geografische afstanden, " zei Rijk.

Een tweede bewijslijn ten gunste van een steppe-oorsprong is de ontdekking van de onderzoekers dat van de 140 huidige Zuid-Aziatische populaties die in het onderzoek zijn geanalyseerd, een handvol tonen een opmerkelijke piek in voorouders van de steppe. Op één na zijn deze met steppen verrijkte bevolkingsgroepen historisch gezien priestergroepen, inclusief brahmanen - traditionele bewaarders van teksten die zijn geschreven in de oude Indo-Europese taal Sanskriet.

"De bevinding dat brahmanen vaak meer steppe-voorouders hebben dan andere groepen in Zuid-Azië, controleren voor andere factoren, levert een fascinerend nieuw argument voor een steppe-oorsprong voor Indo-Europese talen in Zuid-Azië, " zei Rijk.

"Deze studie heeft een groot stuk van de puzzel van de verspreiding van Indo-Europese, " zei co-auteur Nick Patterson, research fellow in genetica bij HMS en een stafwetenschapper bij het Broad Institute of MIT en Harvard. "Ik geloof dat het beeld op hoog niveau nu wordt begrepen."

"Dit probleem hangt al 200 jaar of langer in de lucht en het wordt nu snel opgelost, "voegde hij eraan toe. "Daar ben ik erg opgewonden over."

oorsprong in de landbouw

De studies informeren een ander al lang bestaand debat, deze over de vraag of de verandering van een jacht- en verzameleconomie naar een op landbouw gebaseerde economie meer werd aangedreven door bewegingen van mensen, het kopiëren van ideeën of lokale uitvindingen.

In Europa, Oud-DNA-onderzoeken hebben aangetoond dat de landbouw samenkwam met een toestroom van mensen met voorouders uit Anatolië.

De nieuwe studie onthult een vergelijkbare dynamiek in Iran en Turan (Zuid-Centraal-Azië), waar de onderzoekers ontdekten dat Anatolische voorouders en landbouw rond dezelfde tijd arriveerden.

"Dit bevestigt dat de verspreiding van de landbouw niet alleen een westelijke route met zich meebracht van Anatolië naar Europa, maar ook een oostelijke route van Anatolië naar regio's van Azië die voorheen alleen werden bewoond door groepen jagers-verzamelaars, ' zei Pinhasi.

Vervolgens, toen de landbouw zich duizenden jaren na het veroveren van Iran en Turan noordwaarts door de bergen van Binnen-Azië verspreidde, "de verbanden tussen afkomst en economie worden complexer, " zei archeoloog Michael Frachetti van de Washington University in St. Louis, co-senior auteur die een groot deel van de skeletbemonstering leidde voor de Wetenschap papier.

Rond 5 uur, 000 jaar geleden, vonden de onderzoekers, zuidwestelijke Aziatische afkomst stroomde naar het noorden samen met landbouwtechnologie, terwijl Siberische of steppe-voorouders naar het zuiden stroomden naar het Iraanse plateau. Het bewegingspatroon in twee richtingen vond plaats langs de bergen, een gang die Frachetti eerder liet zien was een "Bronze Age Silk Road" waarlangs mensen gewassen en ideeën uitwisselden tussen Oost en West.

In Zuid-Azië, echter, het verhaal ziet er heel anders uit. Niet alleen vonden de onderzoekers geen spoor van de Anatolische voorouders die kenmerkend zijn voor de verspreiding van de landbouw naar het westen, maar de Iraans-gerelateerde voorouders die ze in Zuid-Aziaten ontdekten, komen van een afstamming die zich afscheidde van oude Iraanse boeren en jager-verzamelaars voordat die groepen zich van elkaar splitsten.

De onderzoekers concludeerden dat de landbouw in Zuid-Azië niet te wijten was aan de verplaatsing van mensen uit de vroegere landbouwculturen van het westen; in plaats daarvan, lokale verzamelaars hebben het overgenomen.

"Voor de komst van steppe-herders die hun Indo-Europese talen ongeveer 4, 000 jaar geleden, we vinden geen bewijs van grootschalige verplaatsingen van mensen naar Zuid-Azië, " zei Rijk.

Eerste glimp van de voorouders van de beschaving van de Indusvallei

Rennend van de Himalaya naar de Arabische Zee, de Indus River Valley was de plaats van een van de eerste beschavingen van de antieke wereld, bloeiend tussen 4, 000 en 5, 000 jaar geleden. Mensen bouwden steden met een bevolking van tienduizenden. Ze gebruikten gestandaardiseerde maten en gewichten en wisselden goederen uit met plaatsen zo ver als Oost-Afrika.

Maar wie waren dat?

Voor nu, genetici waren niet in staat om levensvatbare gegevens te extraheren uit skeletten begraven op archeologische vindplaatsen van de Indus Valley Civilization, omdat de hitte en het vluchtige klimaat van laagland Zuid-Azië het meeste DNA hebben aangetast dat de wetenschappers niet kunnen analyseren.

De Cel papier brengt hier verandering in.

Na screening van meer dan 60 skeletmonsters van de grootste bekende stad van de Indusbeschaving, genaamd Rakhigarhi, de auteurs vonden er een met een vleugje oud DNA. Na meer dan 100 sequentiëringspogingen, ze genereerden voldoende gegevens om tot zinvolle conclusies te komen.

Het genoom van de oude vrouw kwam overeen met dat van 11 andere oude mensen die in de Wetenschap papier dat leefde in wat nu Iran en Turkmenistan is op plaatsen waarvan bekend is dat ze voorwerpen hebben uitgewisseld met de beschaving van de Indusvallei. Alle 12 hadden een kenmerkende mix van voorouders, waaronder een afstamming die verband houdt met Zuidoost-Aziatische jager-verzamelaars en een aan Iran gerelateerde afstamming die specifiek is voor Zuid-Azië. Omdat deze mix anders was dan de meeste mensen die in die tijd in Iran en Turkmenistan woonden, de auteurs stellen voor dat de 11 personen die in de Wetenschap papier waren migranten, waarschijnlijk uit de Indusbeschaving.

Geen van de 12 had bewijs van voorouders van steppe-herders, consistent met het model dat die groep nog niet in Zuid-Azië was aangekomen.

De Wetenschap papier toonde verder aan dat na het verval van de beschaving van de Indusvallei tussen 4, 000 en 3, 500 jaar geleden, een deel van de groep waartoe deze 12 personen behoorden, gemengd met mensen uit het noorden die een steppe-herderlijke voorouders hadden, de voorouderlijke Noord-indianen vormen, een van de twee primaire voorouderlijke populaties van de huidige mensen in India. Een deel van de oorspronkelijke groep vermengde zich ook met mensen van het schiereiland India om de andere primaire bronpopulatie te vormen, de voorouderlijke Zuid-indianen.

"Mengsels van de voorouderlijke Noord-indianen en voorouderlijke Zuid-indianen - die beide hun primaire voorouders te danken hebben aan mensen zoals die van de Indus Valley Civilization-persoon die we hebben gesequenced - vormen de primaire voorouders van de Zuid-Aziaten vandaag, ' zei Patterson.

"De studie verbindt de huidige Zuid-Aziaten rechtstreeks met de oude volkeren van de eerste beschaving van Zuid-Azië, ", voegde Narasimhan eraan toe.

De auteurs waarschuwen dat het analyseren van het genoom van slechts één individu de conclusies beperkt die kunnen worden getrokken over de hele populatie van de beschaving van de Indusvallei.

"Mijn beste gok is dat de beschaving van de Indusvallei zelf genetisch extreem divers was, "zei Patterson. "Extra genomen zullen het beeld zeker verrijken."