In een baanbrekende studie, wetenschappers uit Australië, Duitsland en Rusland hebben oud DNA gebruikt dat is teruggevonden uit sedimentmonsters uit de Denisova-grot in Siberië om een ​​gedetailleerde beroepsgeschiedenis van deze unieke plek te onthullen door drie verschillende groepen oude mensen en een verscheidenheid aan dieren in de afgelopen 300, 000 jaar.

In de uitlopers van het Russische Altai-gebergte, De Denisova-grot staat bekend als de plek waar voor het eerst fossiele overblijfselen werden ontdekt van een raadselachtige groep archaïsche mensen die de Denisovans worden genoemd. Het is de enige plek ter wereld waarvan bekend is dat deze ook werd bewoond door hun naaste evolutionaire verwanten - de Neanderthalers - en door vroegmoderne mensen.

In de afgelopen 40 jaar, Russische archeologen hebben ongeveer een dozijn fossielen van Denisovan en Neanderthaler uit de grot gehaald, waaronder een bot van de dochter van een Neanderthaler moeder en vader van Denisovan, maar er zijn geen moderne menselijke fossielen teruggevonden uit de afzettingen. De schaarste aan menselijke fossielen heeft pogingen verijdeld om vast te stellen welke mensen de Denisova-grot op verschillende tijdstippen in het verleden hebben bezet en welke groep de stenen werktuigen en andere artefacten heeft gemaakt die uit de afzettingen zijn opgegraven.

In deze nieuwe studie een interdisciplinair team van wetenschappers samengesteld door professor Michael Shunkov van het Instituut voor Archeologie en Etnografie (Siberische afdeling van de Russische Academie van Wetenschappen), waaronder geochronologen van de Universiteit van Wollongong (UOW), onthult de volgorde van menselijke bezetting van de grot - evenals andere grotbewonende dieren, inclusief beren, hyena's en wolven - uit de genetische analyse van meer dan 700 sedimentmonsters.

Het onderzoek, gepubliceerd in Natuur op donderdag 24 juni, is de grootste analyse ooit gemaakt van sediment-DNA van een enkele site.

De identificatie van oud menselijk DNA in 175 sedimentmonsters vergroot onze kennis van denisovamensen en neanderthalers op de locatie enorm. en biedt ook het eerste directe bewijs van moderne mensen in de Denisova-grot.

De onderzoekers ontdekten dat denisovamensen in de grot woonden, aan en uit, vanaf 250, 000 jaar geleden tot 60, 000 jaar geleden, en waren verantwoordelijk voor de vroegste stenen werktuigen die op de site werden gevonden.

Neanderthalers verschenen voor het eerst rond 200, 000 jaar geleden, met een bepaalde variëteit aan DNA die voorheen onbekend was, en was op 40-jarige leeftijd verdwenen, 000 jaar geleden - vergelijkbaar met de tijd van hun verdwijning elders in Eurazië.

Het oude DNA van de moderne mens duikt voor het eerst op in sedimenten die zijn afgezet tussen ongeveer 60, 000 en 45, 000 jaar geleden.

UOW-geochronologen Distinguished Professor Richard 'Bert' Roberts, Professor Zenobia Jacobs, Universitair hoofddocent Bo Li en Ph.D. student Kieran O'Gorman verzamelde 728 sedimentmonsters in een dicht raster van de blootgestelde sedimentprofielen in de grot.

"De analyse van sediment-DNA biedt een prachtige kans om de data die we eerder hebben bepaald voor de afzettingen in de Denisova-grot te combineren met moleculair bewijs voor de aanwezigheid van mensen en fauna, ' zei professor Roberts.

"Gewoon honderden monsters verzamelen uit alle drie de kamers in de grot, en het documenteren van hun precieze locaties, kostte ons meer dan een week, maar we hebben een uitgebreide reeks monsters verkregen van meer dan 300, 000 jaar Siberische geschiedenis, ’ zei professor Jacobs.

De nieuwe studie bouwt voort op de gedetailleerde tijdlijn verkregen uit optische datering van de Denisova-grotsedimenten bij UOW, gepubliceerd in Natuur anno 2019.

"De chronologie die eerder voor de grotsedimenten werd gegenereerd, stelde ons in staat de beste plaatsen te kiezen om de DNA-monsters te verzamelen en optimaal gebruik te maken van de buitengewone inzichten uit het sediment-DNA, ’ zei professor Jacobs.

Aan het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie in Leipzig, doctoraat studente Elena Zavala, de hoofdauteur van de studie, geëxtraheerd en gesequenced kleine sporen van oud menselijk en dierlijk mitochondriaal DNA uit de enorme verzameling monsters.

"Deze inspanningen hebben hun vruchten afgeworpen en we hebben het DNA van Denisovans ontdekt, Neanderthalers en oude moderne mensen in 24 procent van de monsters, " ze zei.

Bij het matchen van de DNA-profielen met de leeftijden van de lagen, de onderzoekers ontdekten dat de eerste mensen die de site bezochten, ongeveer 250 Denisovans waren, 000 jaar geleden, gevolgd door Neanderthalers ongeveer 200, 000 jaar geleden. Alleen Neanderthaler DNA werd gevonden in sedimenten afgezet tussen 130, 000 en 80, 000 jaar geleden. Denisovans die na deze tijd terugkwamen, droegen een ander mitochondriaal DNA naar Denisovans die daar eerder waren, wat suggereert dat een andere bevolking in de regio was aangekomen.

Modern menselijk DNA verschijnt voor het eerst in de eerste paleolithische lagen, die hangers en andere ornamenten van dierlijke botten en tanden bevatte, mammoet ivoor, struisvogel eierschaal, marmer en edelstenen. "Dit levert niet alleen het eerste bewijs van moderne mensen op de site, maar suggereert ook dat ze mogelijk nieuwe technologie in de regio hebben gebracht, ' zei mevrouw Zavala.

De wetenschappers vonden ook dierlijk DNA in bijna alle monsters, en identificeerde twee tijdsperioden waarin veranderingen plaatsvonden in zowel dierlijke als menselijke populaties. De eerste, rond 190, 000 jaar geleden, viel samen met een verschuiving van relatief warme naar relatief koude omstandigheden, toen hyena's en berenpopulaties veranderden en Neanderthalers voor het eerst in de grot verschenen.

De tweede grote verandering vond plaats tussen 130, 000 en 100, 000 jaar geleden, samen met een verschuiving in het klimaat van relatief koude naar relatief warme omstandigheden. Gedurende deze periode, dierenpopulaties weer veranderd, denisovamensen verdwenen, en Neanderthalers bleven achter als de enige menselijke bewoners van de grot.

"Het samenvallen van deze populatieverloop met klimatologische overgangen tussen interglaciale en ijstijden suggereert dat omgevingsfactoren een sleutelrol speelden bij het vormgeven van de menselijke en faunale geschiedenis van deze regio, ' zei professor Roberts.

Professor Matthias Meyer, leider van de Advanced DNA Sequencing Techniques-groep aan het Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology en senior auteur van de nieuwe studie, zei:"In staat zijn om zulke dichte genetische gegevens van een archeologische vindplaats te genereren, is als een droom die uitkomt. Er is zoveel informatie verborgen in sedimenten - het zal ons en vele andere genetici een leven lang bezig houden."