Prähistoriker der FAU mit Funden der Uni-eigenen Sesselfelsgrotte an internationaler Studie beteiligt

Die späten Neandertaler stammen mutmaßlich von einer kleinen Gruppe ab, die extreme eiszeitliche Bedingungen im Südwesten Frankreichs überlebte. Gemeinsam mit einem internationalen Team konnten Forschende der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) in einer neuen Studie die sogenannte Flaschenhalstheorie bestätigen und präziser datieren: Danach nahmen vor etwa 65.000 Jahren sowohl die geografische Verbreitung als auch die genetische Vielfalt der gesamteuropäischen Neandertaler-Population innerhalb kurzer Zeit dramatisch ab. Anschließend besiedelten die überlebenden Neandertaler aus einem eng begrenzten Rückzugsgebiet frühere Lebensräume erneut, bis sie vor etwa 42.000 Jahren ausstarben. In die Untersuchung flossen neue DNA-Proben ein – unter anderem von einem Neandertaler-Fötus, der in der FAU-eigenen Sesselfelsgrotte im Altmühltal gefunden wurde. Die Ergebnisse der Studie wurden im renommierten Fachjournal PNAS veröffentlicht.*

Vor etwa 300.000 Jahren entwickelten sich die ersten Neandertaler. Sie besiedelten große Teile Europas und breiteten ihren Lebensraum bis in das südliche Sibirien aus. „Das Wissen über die Bevölkerungsgeschichte der Neandertaler ist nach wie vor unvollständig, einschließlich der demographischen Prozesse, die ihrem Aussterben vorausgingen“, sagt Prof. Dr. Thorsten Uthmeier, Inhaber des Lehrstuhls für Ältere Urgeschichte und Archäologie Prähistorischer Jäger und Sammler der FAU. „Kartierungen der archäologischen Fundstellen legen nahe, dass es während der letzten Kaltzeit ein Ereignis gab, durch das die geografische Verbreitung und die genetische Vielfalt der frühen Population rapide abnahm. Vermutet wurde, dass nur eine kleine Gruppe überlebte und sämtliche späteren Neandertaler aus dieser Gruppe stammen. In der Genetik werden solche Vorgänge als ‚Flaschenhals‘ bezeichnet.“

DNA-Proben bringen neue Erkenntnisse

Um die Flaschenhalstheorie zu überprüfen und zu präzisieren, hat ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Universität Tübingen zehn neue mitochondriale DNA-Sequenzen (mtDNAs) von Neandertalern aus sechs archäologischen Fundstätten in Belgien, Frankreich, Deutschland und Serbien analysiert und zusammen mit 49 bereits veröffentlichten mtDNAs abgeglichen. „Die mtDNA-Proben stammen nicht aus dem Zellkern, sondern aus den Mitochondrien – einzelligen Gebilden, die den Energiehaushalt einer Zelle regulieren und eine eigene DNA besitzen“, erklärt Uthmeier. MtDNA wird für archäologische Untersuchungen verwendet, weil sie stabiler ist, in höherer Zahl vorliegt und leichter zu entschlüsseln ist als DNA aus dem Zellkern. Eine der neuen mtDNA-Proben, die in die Studie einbezogen wurden, stammt von einem Neandertaler-Fötus, der 1968 von FAU-Forschenden in der Sesselfelsgrotte im Altmühltal nahe Kelheim entdeckt wurde. Die vorbereitenden Arbeiten an der FAU wurden im Rahmen des Projektes „SHARP – Testing hypotheses on the transition from Neanderthals to Homo sapiens at the Paleolithic site of Sesselfelsgrotte“ durchgeführt, das 2023 startete und von der National Geographic Society gefördert wird.

Aus den Proben können die Forschenden sogenannte Abstammungslinien ermitteln. „Die mtDNA mutiert zwar sehr viel seltener als die Kern-DNA, die unter anderem unser Aussehen und unsere körperliche Konstitution maßgeblich bestimmt“, sagt Thorsten Uthmeier. „Der Grad ihrer Diversifizierung gibt aber Aufschluss darüber, wie eng Neandertalergruppen, von denen die Knochen- und Zahnfunde stammen, miteinander verwandt waren.“ Neuartige Analyseverfahren wie die Entschlüsselung genetischer Informationen durch Aufspaltung der DNA in einzelne Gensequenzen erlaubten es, auch Proben in die Studie einzubeziehen, die in der Vergangenheit nicht ausgewertet werden konnten. Durch den Abgleich der neu entschlüsselten sowie bereits vorhandener mtDNAs untereinander konnten jetzt nicht nur Verwandtschaften aufgezeigt, sondern auch Altersschätzungen allein anhand der genetischen Daten vorgenommen werden. Eine solche Altersbestimmung ist wichtig, weil für zahlreiche Proben eine Datierung mit herkömmlichen Methoden erfolglos geblieben war. Die Kombination dieser Verfahren hat es ermöglicht, zeitliche und räumliche Muster in der Verbreitung der späten Neandertaler zu rekonstruieren.

Refugium in Frankreich vor 65.000 Jahren

Die Ergebnisse der Studie legen nahe, dass das letzte – und vermutlich für das Aussterben der Neandertaler in einem großen Maße mitverantwortliche – Flaschenhals-Ereignis vor rund 65.000 Jahren stattgefunden hat. „Noch vor 130.000 Jahren waren die Neandertaler in ganz Westeurasien verbreitet, mit einem Schwerpunkt im heutigen Norddeutschland und Belgien. Einzelne Gruppen gab es im Kaukasus, eine sogar im Altai-Gebirge im Süden Sibiriens“ sagt Uthmeier. Im Laufe weniger zehntausend Jahre schrumpften sowohl die genetische Vielfalt als auch das Verbreitungsgebiet, der Kern verlagerte sich immer mehr in den Südwesten Frankreichs. „Wir vermuten, dass die klimatischen Bedingungen vor 65.000 bis 60.000 Jahren – es war sehr kalt und sehr trocken – zum Rückzug in dieses Refugium und zum Aussterben der übrigen Neandertaler-Linien führten“, erklärt Uthmeier. Anschließend dehnte sich das Besiedlungsgebiet wieder aus, nahezu alle späteren Neandertaler stammen von der südwestfranzösischen Gruppe ab.

Es gibt jedoch eine Ausnahme: Bei Ausgrabungen mitten im Gebiet des Refugiums, in der Grotte Mandrin im Rhone-Tal, wurde das Skelett eines Neandertalers gefunden, der auf den Namen Thorin getauft wurde. Er lebte nachweislich nach dem Flaschenhals, seine mtDNA unterscheidet sich allerdings stark von den übrigen Überlebenden und hätte eigentlich ausgestorben sein müssen. „Bis vor kurzem wurde vermutet, dass Thorin einer isolierten Gruppe angehörte, die sich in einem sehr kleinen Gebiet gehalten hatte“, sagt Uthmeier. „Die jetzt durchgeführte genetische Analyse hat aber gezeigt, dass auch der Fötus aus der Sesselfelsgrotte im Altmühltal, dessen Überreste aus einer ähnlichen Zeit stammen, mit dieser Gruppe verwandt war. Die Thorin-Linie war offenbar doch weiter verbreitet als angenommen. Dieser Befund hat uns wirklich überrascht.“

Die Forschenden konnten zudem Daten zur Beantwortung der Frage liefern, wann und warum die Neandertaler letztlich ausgestorben sind. „Die Kombination aus DNA-Analysen und Altersbestimmung hat ergeben, dass vor etwa 45.000 Jahren ein starker Rückgang der Populationsgröße einsetzte“, sagt Thorsten Uthmeier. Was genau zum Aussterben etwa 3000 Jahre später geführt hat, ist noch nicht geklärt. Neben deutlichen Unterschieden in der Größe und Dichte der sozialen Netzwerke besteht die Möglichkeit, dass Teile der letzten Neandertaler-Population von Gruppen des Homo sapiens sapiens absorbiert wurden, die sich von Afrika kommend in immer größeren Gebieten in Europa ausbreiteten. Uthmeier: „Der moderne Mensch und der Neandertaler waren untereinander fortpflanzungsfähig, weshalb wir auch heute noch ein paar Prozent Neandertaler-DNA in uns tragen.“

* DOI: 10.1073/pnas.2520565123

„Archaeogenetic insights into the demographic history of Late Neanderthals”

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