Een internationaal onderzoeksteam heeft de eerste diepgaande, grootschalige studie van de genomische geschiedenis van oude beschavingen in het centrale Andesgebergte en de kust vóór Europees contact.

De bevindingen, online gepubliceerd 7 mei in Cel , onthullen vroege genetische verschillen tussen groepen in nabijgelegen regio's, bevolkingsmix binnen en buiten de Andes, verrassende genetische continuïteit te midden van culturele omwentelingen, en voorouderlijk kosmopolitisme onder enkele van de meest bekende oude beschavingen van de regio.

Onder leiding van onderzoekers van de Harvard Medical School en de University of California, Santa Cruz, het team analyseerde genoombrede gegevens van 89 personen die tussen 500 en 9 leefden 000 jaar geleden. Van deze, 64 genomen, variërend van 500 tot 4, 500 jaar oud, werden nieuw gesequenced - meer dan een verdubbeling van het aantal oude individuen met genoombrede gegevens uit Zuid-Amerika.

De analyse omvatte vertegenwoordigers van iconische beschavingen in de Andes van wie eerder geen genoombrede gegevens waren gerapporteerd, inclusief de Moche, Naska, Wari, Tiwanaku en Inca.

"Dit was een fascinerend en uniek project, " zei Nathan Nakatsuka, eerste auteur van het artikel en een MD/Ph.D. student in het lab van David Reich in het Blavatnik Institute bij HMS.

"Het vertegenwoordigt de eerste gedetailleerde studie van de geschiedenis van de Andes-bevolking, geïnformeerd door pre-koloniale genomen met een brede temporele en geografische dekking, " zei Lars Fehren-Schmitz, universitair hoofddocent aan UC Santa Cruz en co-senior auteur van het artikel met Reich.

"Deze studie zet ook een grote stap in de richting van het herstellen van de wereldwijde onbalans in oude DNA-gegevens, " zei Rijk, hoogleraar genetica aan HMS en geassocieerd lid van het Broad Institute of MIT en Harvard.

"De grote meerderheid van de gepubliceerde oude DNA-onderzoeken tot nu toe hebben zich gericht op West-Eurazië, " zei hij. "Deze studie in Zuid-Amerika stelt ons in staat om met hoge resolutie de gedetailleerde geschiedenis van menselijke bewegingen in dit buitengewoon belangrijke deel van de wereld te onderscheiden."

Aandacht op de Andes

De centrale Andes, rond het huidige Peru, is een van de weinige plaatsen in de wereld waar landbouw werd uitgevonden in plaats van elders te worden overgenomen en waar de vroegste aanwezigheid van complexe beschavingen in Zuid-Amerika tot nu toe is gedocumenteerd. Hoewel de regio een belangrijk aandachtspunt is geweest voor archeologisch onderzoek, er was tot nu toe geen systematische karakterisering met genoombreed oud DNA, zeiden de auteurs.

genetici, waaronder een aantal van de huidige teamleden, bestudeerde eerder de diepe genetische geschiedenis van Zuid-Amerika als geheel, inclusief analyse van verschillende individuen uit de Andes-hooglanden van vele duizenden jaren geleden. Er zijn ook analyses geweest van huidige bewoners van de Andes en een beperkt aantal mitochondriale of Y-chromosoom-DNA-analyses van individuele oude Andes-sites.

De nieuwe studie, echter, breidt deze bevindingen uit tot een veel uitgebreider portret. Nutsvoorzieningen, Nakatsuka zei, onderzoekers zijn "eindelijk in staat om te zien hoe de genetische structuur van de Andes in de loop van de tijd is geëvolueerd."

Door te focussen op wat vaak precolumbiaanse geschiedenis wordt genoemd, de studie laat zien hoe grote oude DNA-onderzoeken meer kunnen onthullen over oude culturen dan alleen hedendaagse groepen te bestuderen, zei Rijk.

"In de Andes, reconstructie van de bevolkingsgeschiedenis op basis van DNA-analyse van hedendaagse mensen is een uitdaging geweest omdat er zoveel demografische veranderingen hebben plaatsgevonden sinds het contact met Europeanen, Reich legde uit. "Met oude DNA-gegevens, we kunnen een gedetailleerde reconstructie uitvoeren van bewegingen van mensen en hoe die zich verhouden tot veranderingen die bekend zijn uit het archeologisch archief."

'Buitengewone' oude bevolkingsopbouw

Uit de analyses bleek dat tegen 9 000 jaar geleden, groepen die in de Andes-hooglanden leefden, werden genetisch verschillend van die welke uiteindelijk langs de Pacifische kust kwamen te leven. De effecten van deze vroege differentiatie zijn nog steeds zichtbaar.

De genetische vingerafdrukken die mensen in de hooglanden onderscheiden van die in nabijgelegen regio's zijn "opmerkelijk oud, " zei Nakatsuka, wie zal zijn Ph.D. in systemen, synthetische en kwantitatieve biologie in mei.

"Het is buitengewoon, gezien de kleine geografische afstand, ’ voegde Rijk eraan toe.

tegen 5, 800 jaar geleden, de bevolking van het noorden ontwikkelde ook verschillende genetische handtekeningen van populaties die in het zuiden wijdverspreid waren, het team gevonden. Opnieuw, deze verschillen kunnen vandaag worden waargenomen.

Na die tijd, genstroom vond plaats tussen alle regio's in de Andes, hoewel het dramatisch vertraagde na 2, 000 jaar geleden, het team gevonden.

"Het is opwindend dat we de relatief fijnmazige bevolkingsstructuur in de Andes hebben kunnen bepalen, waardoor we onderscheid kunnen maken tussen kust-, noordelijk, zuidelijke en hooglandgroepen, evenals individuen die in het Titicacabekken wonen, zei Fehren-Schmitz.

"Dit is belangrijk voor de archeologie van de Andes en stelt ons nu in staat om meer specifieke vragen te stellen met betrekking tot lokale demografieën en culturele netwerken, " zei co-auteur Jose Capriles van de Pennsylvania State University.

Genetische vermenging

Het team ontdekte genetische uitwisselingen zowel binnen de Andes als tussen Andes- en niet-Andespopulaties.

Oude mensen trokken tussen Zuid-Peru en de Argentijnse vlaktes en tussen de noordkust van Peru en de Amazone, grotendeels voorbij de hooglanden, vonden de onderzoekers.

Fehren-Schmitz was vooral geïnteresseerd in het ontdekken van tekenen van mobiliteit op lange afstand in de Inca-periode. specifiek, hij was verrast om oude voorouders van de noordkust te ontdekken, niet alleen rond Cusco, Peru, maar ook in een kinderoffer uit de Argentijnse zuidelijke Andes.

"Dit kan worden gezien als genetisch bewijs voor verplaatsingen van individuen onder Inca-heerschappij, een praktijk die we kennen uit de etnohistorische, historische en archeologische bronnen, " hij zei.

Hoewel de bevindingen van genetische vermenging in de Andes correleren met bekende archeologische connecties, ze zullen waarschijnlijk aanleiding geven tot aanvullend archeologisch onderzoek om de culturele contexten die ten grondslag liggen aan de migraties te begrijpen, zei Nakatsuka.

"Nu hebben we meer bewijs dat belangrijke migraties aantoont en enkele beperkingen op wanneer ze plaatsvonden, maar er moet nog meer werk worden verzet om te weten waarom deze migraties precies plaatsvonden, " hij zei.

Continuïteit op lange termijn

Uit de analyses bleek dat meerdere regio's de afgelopen 2, 000 jaar ondanks duidelijke culturele transformaties.

De bevinding contrasteert met veel andere wereldregio's, waar oude DNA-onderzoeken in deze periode vaak een aanzienlijke genetische omzet aantonen, zei Rijk.

De bevolkingsstructuren die al vroeg ontstonden, hielden stand door grote sociale veranderingen en gingen verder in moderne samenlevingen, zeiden de auteurs. De ontdekkingen bieden nieuw bewijs dat naast archeologische en andere gegevens kan worden opgenomen om theorieën over de oude geschiedenis van verschillende groepen in de regio te informeren.

"Tot onze verbazing we hebben een sterke genetische continuïteit waargenomen tijdens de opkomst en ondergang van veel van de grootschalige Andes-culturen, zoals de Moche, Wari en Nasca, "zei Nakatsuka. "Onze resultaten suggereren dat de val van deze culturen niet te wijten was aan massale migratie naar de regio, bijv. van een binnenvallende militaire macht, een scenario dat was gedocumenteerd in een aantal andere regio's van de wereld."

Twee uitzonderingen op de continuïteitstrend waren de uitgestrekte stedelijke centra die de Tiwanaku- en Inca-culturen hun thuis noemden. In plaats van vrij genetisch homogeen te zijn, de hoofdsteden van deze beschavingen waren kosmopolitisch, het ontvangen van mensen met veel genetische achtergronden, het team gevonden.

"Het was interessant om deze glimpen van voorouderlijke heterogeniteit te zien, "zei Nakatsuka. "Deze regio's hebben enige gelijkenis met wat we nu zien in plaatsen zoals New York City en andere grote steden waar mensen van zeer verschillende afkomst naast elkaar leven."

Coöperatief auteurschap

De studie omvatte auteurs uit vele disciplines en vele landen, inclusief Argentinië, Australië, Bolivia, Chili, Duitsland, Peru, het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten.

"Dit is een indrukwekkend interdisciplinair maar, net zo belangrijk, internationale samenwerking, "Zei co-auteur Bastien Llamas van de Universiteit van Adelaide. "Iedereen werkte heel nauw samen om dit manuscript op te stellen onder leiding van Fehren-Schmitz en Reich."

Het was belangrijk om samen te werken met lokale wetenschappers die behoren tot gemeenschappen die afstammen van de individuen die in het onderzoek zijn geanalyseerd, Fehren-Schmitz zei:en om toestemming te krijgen van en voortdurend in contact te komen met inheemse en andere lokale groepen en lokale overheden.

De analyse van DNA van oude individuen kan belangrijke implicaties hebben voor hedendaagse gemeenschappen. Een daarvan betreft de fysieke behandeling van de skeletmaterialen, die gevoelig kunnen zijn voor de betrokken groepen.

Het werk bood kansen om wonden uit het verleden te helen. In een geval, een monster uit Cusco, voorheen gehuisvest in de VS, werd gerepatrieerd naar Peru. Andere overblijfselen die lang geleden op onjuiste wijze van begraafplaatsen waren gehaald, konden worden gedateerd en herbegraven.

Bij gebrek aan precolumbiaanse geschreven geschiedenissen, archeologie is de belangrijkste beschikbare informatiebron om de complexe geschiedenis van het continent te reconstrueren, zei co-auteur Chiara Barbieri van de Universiteit van Zürich.

"Met de studie van oud DNA, we kunnen de demografische geschiedenis van oude groepen lezen en begrijpen hoe oude en hedendaagse groepen verwant zijn, " zei ze. "De link met de genetische studie van levende populaties opent een directe dialoog met het verleden en een gelegenheid om lokale gemeenschappen erbij te betrekken."

De onderzoekers probeerden gemeenschappen nauw te betrekken met de hulp van archeologen uit elk gebied, zei Nakatsuka. Hun inspanningen omvatten onder meer het houden van openbare lezingen over de studie en het vertalen van materiaal in het Spaans.

"We waren erg blij dat de samenvatting en de belangrijkste bevindingen van onze paper werden vertaald en opgenomen als onderdeel van de Cell-paper zelf, om de toegankelijkheid van ons werk te vergroten, " zei Nakatsuka. "We hopen dat toekomstige studies soortgelijke vertalingen zullen maken, inclusief versies geschikt voor leken voor scholen, museumexposities en culturele organisaties, waar we ook mee bezig zijn."