Wie sich die Menschen in den Anden entwickelt haben, um in großen Höhen zu leben

Knapper Sauerstoff, kalte Temperaturen und intensive ultraviolette Strahlung machen das Leben in den Anden zu einem schwierigen Ort. Wie haben sich die Menschen an diese Höhen angepasst? Eine neue Studie über alte und moderne DNA deutet darauf hin, dass die Antwort bei einigen südamerikanischen Hochlandbewohnern in Veränderungen ihrer Herzmuskeln liegt. Dieselbe Studie ergab, dass sich die alten Hochlandbewohner an die leichtere Verdauung von Stärke angepasst haben, als sie sich von Kartoffeln ernährten, und dass sie sich wahrscheinlich vor etwa 8750 Jahren von ihren Brüdern im Tiefland abspalteten. Diese Schlussfolgerungen wurden jedoch von Wissenschaftlern in Frage gestellt, die sagen, dass die Vergleichspopulation einfach zu weit entfernt ist, um irgendetwas Spezifisches über das Leben im Hochland zu enthüllen.

Um herauszufinden, wie sich die alten Andenbewohner an das Leben in mehr als 2500 Metern Höhe angepasst haben, sequenzierte John Lindo, ein Populationsgenetiker an der Emory University in Atlanta, sieben Genome von Menschen, die in der Nähe des Titicaca-Sees in den peruanischen Anden von vor 6800 Jahren bis vor etwa 1800 Jahren lebten. Anschließend verglich das Team diese Genome mit den genetischen Daten von zwei modernen Populationen: den hoch lebenden Aymara in Bolivien und den Huilliche-Pehuenche, die an der Tieflandküste im Süden Chiles leben.

Ein anderes hoch lebendes Volk – die Menschen auf dem tibetischen Plateau – haben genetische Variationen, die den Hämoglobingehalt in ihrem Blut verringern und ihren Körper extrem effizient bei der Nutzung von Sauerstoff machen. Lindo und seine Kollegen untersuchten daher die alten südamerikanischen Genome auf Anzeichen für ähnliche Anpassungen. Sie wurden zwar nicht fündig, aber sie fanden Anzeichen für eine Selektion auf ein Gen namens DST, das mit der kardiovaskulären Gesundheit und der Entwicklung des Herzmuskels zusammenhängt, berichten sie heute in Science Advances. Dies, so Mark Aldenderfer, Archäologe an der University of California (UC), Merced, und Mitautor der neuen Studie, „deutet auf einen ganz anderen Prozess hin, durch den sich die alten Andenbewohner an das Leben in hohen Lagen anpassten.“

Ein noch deutlicheres Anzeichen für natürliche Selektion zeigte sich bei Genen, die mit der Stärkeverdauung zusammenhängen. Da die stärkehaltige Kartoffel in den Anden domestiziert wurde und sich schnell zu einem Grundnahrungsmittel entwickelte, ist eine solche Anpassung sinnvoll, sagt Lindo. Durch die Messung der Anzahl zufälliger genetischer Unterschiede, die sich im Laufe der Zeit zwischen der Hochland- und der Tieflandbevölkerung stetig anhäuften, schätzt Lindos Team, dass die genetische Trennung zwischen diesen Völkern wahrscheinlich vor etwa 8750 Jahren stattfand, ein Datum, das zu den archäologischen Daten passt.

Einige Genetiker bezweifeln jedoch, dass diese Unterschiede wirklich mit dem Leben im Hochland zusammenhängen. Die Huilliche-Pehuenche, die an der Küste leben, leben so weit südlich der Anden, dass ihre Genome keinen aussagekräftigen Vergleich mit den alten und modernen Hochlandgruppen zulassen, sagt Lars Fehren-Schmitz, ein biologischer Anthropologe an der UC Santa Cruz. Er ist der Meinung, dass die genetischen Variationen, die zur Abschätzung des Zeitpunkts der Abspaltung der Gruppen herangezogen wurden, kein Beweis dafür sind, dass die Menschen in die Berge gezogen sind, sondern wahrscheinlich ein Überbleibsel von Unterschieden, die bereits von verschiedenen Populationen bei der Besiedlung Südamerikas getragen wurden. „Es ist, als ob man Äpfel mit Birnen vergleicht“, stimmt Bastien Llamas, Genetiker an der Universität von Adelaide in Australien, zu. Die einzige Möglichkeit, herauszufinden, welche genetischen Unterschiede echte Höhenanpassungen sind, bestünde darin, die alten Andenbewohner mit den alten Bewohnern der nahe gelegenen Küsten Perus oder Nordchiles zu vergleichen. Lindo stimmt zu, dass dies bessere Vergleiche wären – wenn Daten über sie verfügbar wären.

Ein großer Unterschied zwischen den Huilliche-Pehuenche und den modernen Hochlandbewohnern besteht darin, wie ihre Vorfahren durch den Kontakt mit Europa und die Kolonisierung beeinflusst wurden. Anhand von Modellen vergangener Bevölkerungsengpässe berechnete Lindo, dass die indigene Hochlandbevölkerung nach dem Kontakt mit Europa um 27 % zurückging. Aber schockierende 97 % der Vorfahren der Huilliche-Pehuenche starben, möglicherweise aufgrund ausgedehnter Kriege mit Kolonisten, die bis ins 19. Jahrhundert andauerten.

Schließlich fand das Team ein spezifisches Zeichen des europäischen Kontakts in den Genomen der modernen Hochlandbewohner: einen Immunrezeptor, der als Reaktion auf den Pockenimpfstoff in Gang gesetzt wird. Pockenepidemien wurden in den Anden dokumentiert, vor allem in den frühen Tagen des europäischen Kontakts, und der Marker unterstreicht die Tatsache, dass die modernen Andenbewohner von den Überlebenden abstammen, sagt Lindo. „Es ist ein Signal, dass die menschliche Evolution weitergeht“, sagt Aldenderfer.