Ein neuer Artikel, der von Oxford University Press in der Fachzeitschrift Genome Biology and Evolution veröffentlicht wurde, kommt zu dem Schluss, dass genetisches Material von Neandertaler-Vorfahren für die „Tendenz des frühen Aufstehens“ bei manchen Menschen von heute verantwortlich sein könnte, also bei Menschen, die es vorziehen, früh aufzustehen und früh zu Bett zu gehen.

Anatomisch betrachtet lebten alle modernen Menschen vor etwa 300.000 Jahren in Afrika, wo Umweltfaktoren viele ihrer biologischen Eigenschaften prägten. Vor etwa 70.000 Jahren begannen die Vorfahren der modernen eurasischen Menschen mit der Migration nach Eurasien, wo sie auf eine Vielzahl neuer Umgebungen trafen, darunter höhere Breiten mit größeren saisonalen Schwankungen des Sonnenlichts und der Temperatur.

Aber auch andere Menschenaffen wie Neandertaler und Denisova-Menschen leben seit mehr als 400.000 Jahren in Eurasien. Diese Urmenschen trennten sich vor etwa 700.000 Jahren von den modernen Menschen, sodass sich unsere Vorfahren und Urmenschen unter anderen Umweltbedingungen entwickelten. Infolgedessen entwickelten sich unsere Vorfahren und Homininen unter unterschiedlichen Umweltbedingungen und häuften dadurch linienspezifische genetische Variationen und Phänotypen an. Als Menschen nach Eurasien kamen, kreuzten sie sich mit alten Menschen auf dem Kontinent, was den Menschen die Möglichkeit eröffnete, genetische Mutationen zu erwerben, die sich an diese neuen Umgebungen angepasst hatten.

Alte menschliche Gene und moderne menschliche Eigenschaften

Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass die meisten der alten menschlichen Vorfahren des modernen Menschen unproduktiv waren und durch natürliche Selektion eliminiert wurden, aber einige alte menschliche Varianten, die in menschlichen Populationen noch vorhanden sind, weisen Hinweise auf Anpassung auf. Beispielsweise wurden alte genetische Varianten mit Unterschieden im Hämoglobinspiegel, der Immunresistenz gegen neue Krankheitserreger, dem Grad der Hautpigmentierung und der Fettzusammensetzung bei Tibetern in großen Höhen in Verbindung gebracht.

Veränderungen der Lichtmuster und -niveaus können biologische und verhaltensbezogene Auswirkungen haben, die zu evolutionären Anpassungen führen können. Wissenschaftler haben die Entwicklung zirkadianer Rhythmusanpassungen bereits ausführlich bei Insekten, Pflanzen und Fischen erforscht, nicht jedoch beim Menschen. Die eurasische Umwelt, in der Neandertaler und Denisova-Menschen Hunderttausende von Jahren lebten, lag in höheren Breiten und hatte variablere Tageslichtstunden als die Landschaft, in der sich moderne Menschen entwickelten, bevor sie Afrika verließen. Daher untersuchten die Forscher, ob es genetische Beweise dafür gibt, dass Neandertaler und moderne Menschen unterschiedliche zirkadiane Uhren hatten.

Forschungsmethoden und Ergebnisse

Die Forscher kombinierten Literaturrecherchen und Expertenwissen, um einen Satz von 246 Genen für den zirkadianen Rhythmus zu identifizieren. Sie fanden Hunderte von genetischen Varianten, die für jede Rasse einzigartig sind und möglicherweise Gene beeinflussen, die an der zirkadianen Uhr beteiligt sind. Mit Methoden der künstlichen Intelligenz identifizierten sie 28 zirkadiane Gene, die Varianten enthalten, die das Spleißen bei alten Menschen verändert haben könnten, und 16 zirkadiane Gene, die zwischen heutigen Menschen und alten Menschen unterschiedlich reguliert sein könnten.

Dies deutet darauf hin, dass es möglicherweise funktionelle Unterschiede zwischen den zirkadianen Uhren des alten Menschen und des modernen Menschen gibt. Da sich die Vorfahren des modernen Menschen in Eurasien mit Neandertalern vermischten, ist es möglich, dass einige Menschen zirkadiane Rhythmusvarianten von Neandertalern übernommen haben.

Um dies zu testen, untersuchten die Forscher, ob eingeführte genetische Varianten – solche, die von Neandertalern auf moderne Menschen übergingen – in einer großen Kohorte von mehreren hunderttausend Menschen der britischen Biobank mit der Vorliebe des Körpers für Wachheit und Schlaf verbunden sind. Sie fanden eine Reihe eingeführter Varianten, die sich auf die Schlafpräferenz auswirkten, und was am auffälligsten war, sie stellten fest, dass diese Varianten die Tendenz, früh aufzustehen, kontinuierlich steigerten. Dies deutet darauf hin, dass das Merkmal einen richtungsweisenden Effekt hat, was mit den bei anderen Tieren beobachteten Anpassungen an hohe Breitengrade übereinstimmt.

Die erhöhte Tendenz des Menschen, früh aufzustehen, ist mit verkürzten zirkadianen Rhythmen verbunden. Dies ist wahrscheinlich in hohen Breiten von Vorteil, da sich Schlaf/Wach nachweislich schneller an externe Zeitsignale anpasst. Drosophila benötigen eine verkürzte zirkadiane Periode, um sich mit den längeren Tageslichtstunden im Sommer in hohen Breiten zu synchronisieren, und die Selektion auf kürzere zirkadiane Perioden führt zu Breitengrad-Klonen natürlicher Drosophila-Populationen, die mit zunehmender Breite abnehmen.

Daher können frühe Tendenzen bei der Einführung von Variationen auf die Selektion verkürzter zirkadianer Rhythmen in Populationen, die in hohen Breiten leben, hinweisen. Die Tendenz, früh aufzustehen, war möglicherweise ein evolutionärer Vorteil für unsere Vorfahren, die in den hohen Breiten Europas lebten, und war daher ein genetisches Merkmal, das es bei Neandertalern zu bewahren galt.

John A. Capra, der Erstautor der Arbeit, sagte: „Durch die Kombination alter DNA, groß angelegter genetischer Studien moderner Menschen und künstlicher Intelligenz haben wir festgestellt, dass es erhebliche genetische Unterschiede zwischen den zirkadianen Rhythmussystemen von Neandertalern und modernen Menschen gibt. Dann haben wir durch die Analyse der Fragmente der Neandertaler-DNA, die im modernen menschlichen Genom verbleiben, festgestellt, dass „wir einen überraschenden Trend festgestellt haben: Viele dieser Gene haben einen Einfluss auf die Kontrolle zirkadianer Gene bei modernen Menschen, und die Hauptrichtung dieser Effekte ist diese.“ Der moderne Mensch neigt zunehmend dazu, früher aufzuwachen. Diese Veränderung steht im Einklang mit den Auswirkungen des Lebens in hohen Breiten auf die zirkadianen Uhren von Tieren, was wahrscheinlich dazu führt, dass sich die zirkadianen Uhren schneller an wechselnde saisonale Lichtmuster anpassen.“

Zu den nächsten Schritten gehören die Anwendung dieser Analysen auf vielfältigere moderne menschliche Populationen, die Untersuchung der Auswirkungen von in Modellsystemen gefundenen Neandertaler-Varianten auf die zirkadianen Uhren und die Anwendung ähnlicher Analysen auf andere potenziell adaptive Merkmale.

Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily