Neandertalilaisen perimän kartoitus

Pääbo on pääjehu marraskuussa valmistuvaksi kaavaillussa tieteellisessä suurhankkeessa: neandertalilaisen koko kolmimiljardisen perimän kartoittamisessa. Fossiilien dna-jäljet ovat häviävän heikkoja, ja koska neandertalilaisen perimä on niin lähellä elävien ihmisten perimää, näytteiden saastumisen estäminen on yksi kartoituksen suurimpia haasteita, ja suurimman vaaran muodostavat tutkijat itse.

Valtaosa Pääbon genomihankkeen dna:sta on peräisin lähes 30 vuotta sitten Vindijan luolasta Kroatiasta löydetystä 38 000-vuotiaasta jalkaluun palasta. Merkityksettömäksi katsottu palanen oli lojunut suurimman osan museourastaan pöytälaatikossa Zagrebissa lähes koskemattomana ja siten saastumattomana.

Nyt siitä on tullut ihmisen esihistoriallinen dna-kultakaivos, jonka louhiminen on tosin äärimmäisen vaikeaa. Syksyllä 2006 Pääbo kollegoineen kuitenkin ilmoitti ryhmän pystyneen tulkitsemaan neandertalilaisen perimää suunnilleen miljoonan merkin verran. (Samaan aikaan Kaliforniassa Edward Rubinin johtama toinen ryhmä luki Pääbolta saamiaan dna-jaksoja toisin menetelmin.) Viime vuonna Leipzigin ryhmä, jonka oli huhuttu kärsineen vakavista kontaminaatio-ongelmista, väitti parantaneensa tarkkuutta ja tunnistaneensa noin 70 miljoonaa dna-merkkiä – pari prosenttia kokonaismäärästä.

”Ihmisen ja simpanssin sekvenssit ovat 98,7-prosenttisesti samat, ja neandertalilaiset ovat lähempänä meitä kuin simpanssit”, sanoi Pääbon ryhmän biomatemaatikkajohtaja Ed Green. ”Tosiasiassa suurin osa [nyky]ihmisen sekvenssistä ei siis eroa millään tavalla neandertalilaisesta.”

Nämä erot – alle puoli prosenttia kokonaissekvenssistä – riittävät kuitenkin vahvistamaan sen, että sukulinjat alkoivat erkaantua noin 700 000 vuotta sitten. Leipzigin ryhmä onnistui myös erottamaan mitokondriaalista dna:ta kahdesta alkuperältään epävarmasta fossiilista, jotka oli löydetty Uzbekistanista ja Etelä-Siperiasta.

Molemmilla fossiileilla oli yksinomaan neandertalilainen geneettinen sormenjälki. Uzbekistanilaista näytettä, nuorta poikaa, oli pitkään arveltukin neandertalilaiseksi, mutta siperialainen oli täysi yllätys, joka laajensi neandertalilaisten tunnettua elinaluetta pari tuhatta kilometriä Euroopan sydänmailta itään.

Uudet geneettiset todisteet näyttävät siis vahvistavan sen, että neandertalilaiset olivat eri lajia kuin me, ja ne viittaavat myös siihen, että heillä saattoi olla puhekieltä ja että heidän onnistui selviytyä huomattavasti laajemmalla alueella Euraasiassa kuin oli ajateltu. Näin päästään taas kysymykseen, joka on varjostanut neandertalilaisia alusta asti: Miksi he katosivat?

Jotta neandertalilaisfossiili saataisiin paljastamaan salaisuutensa, sitä voi mitata mauserilla, luodata tietokonetomografialla tai sen geneettisen koodin haamun voi yrittää vangita. Jos käytössä sattuu olemaan synkrotroni, eräänlainen hiukkaskiihdytin, voi laittaa fossiilin lyijyvuorattuun huoneeseen ja ampua sitä 50 000 voltin röntgensäteellä vahingoittamatta.

Lokakuussa 2007 joukko tutkijoita kerääntyi vähäuniseksi viikoksi Ranskan Grenoblessa sijaitsevaan Euroopan synkrotronisäteilytutkimuslaitokseen (ESRF) ennennäkemättömään ”leukaluukokoukseen” selvittämään neandertalilaisten historian ratkaisevaa kysymystä: Varttuivatko he aikuisiksi nuoremmalla iällä kuin nykyihmiset?

Jos niin tapahtui, sillä saattoi olla merkitystä heidän aivojensa kehittymiselle, mikä taas voisi auttaa selvittämään heidän katoamisensa syitä. Vastauksia etsittiin syvältä neandertalilaisten hammasrakenteista synkrotronissa, jossa energisoidut elektronit kiertävät ympärysmitaltaan lähes kilometristä kehää.

ESRF:n Paul Tafforeau, Jean-Jacques Hublin ja tämän kollega Tanya Smith ahtautuivat laitoksen tutkimushuoneeseen katselemaan videomonitorilta, kuinka röntgensäde sinkoili läpi Le Moustierista löydetyn nuoren neandertalilaisen yläleuan kulmahampaan ja loi ehkä ihmiskunnan historian tarkimman hammasröntgenkuvan. Hyllyllä odotteli synkrotronivuoroaan muiden fossiilien tähtisikermä: kaksi Kroatian Krapinasta löydettyä neandertalilaisnuorukaisen leukaluuta 130 000–120 000 vuoden takaa, Ranskasta löytynyt, niin kutsuttu La Quinan neandertalilaiskallo 75 000–40 000 vuoden takaa ja kaksi hätkähdyttävää, 90 000-vuotiasta nykyihmisnäytettä ehjine hampaineen, jotka löytyivät Israelin Qafzehista.

Hampaiden kuvantaminen korkealla resoluutiolla paljastaa tarkan, kolmiulotteisen päivittäisten ja pidempiaikaisten kasvujaksojen verkoston, joka on kuin puun vuosirenkaat. Hampaiden stressiviivoihin on koodautunut elämän käännekohtia. Syntymän trauma iskee kiilteeseen terävän neonataalisen viivan. Vieroitus ja ravinnonpuute tai muut ympäristöllisistä tekijöistä johtuvat rasitukset jättävät nekin selviä merkkejä kehittyviin hampaisiin.

”Hampaisiin tallentuu jatkuva ja pysyvä kasvuhistoria, joka yltää syntymää edeltävästä ajasta aina siihen asti kun hampaat lakkaavat kasvamasta nuoruusiän lopussa”, Smith selitti. Ihmiset saavuttavat puberteetin myöhemmin kuin simpanssit – lähimmät elävät nykysukulaisemme – joten ihmisillä on enemmän aikaa ryhmän keskuudessa oppimiseen ja kehittymiseen.

Varhaiset homininilajit, jotka elivät Afrikan savannilla miljoonia vuosia sitten, varttuivat nopeasti simpanssien tahtiin. Missä evoluution vaiheessa nykyinen, pidemmän kehitysjakson kaava sitten mahtoi kehittyä?

Smith, Tafforeau ja muut ovat olivat aiemmin osoittaneet synkrotronin avulla, että Marokon Jebel Irhoudista löytyneessä varhaisnykyihmislapsessa (ajoitettu noin 160 000 vuoden taa) näkyi nykyihmisen elämänkaaren jälkiä. Sitä vastoin Scladinan luolasta Belgiasta löytyneen, nuoren neandertalilaisen 100 000 vuotta vanhan hampaan ”vuosirenkaat” kertoivat lapsen kuolleen kahdeksanvuotiaana ja hänen olleen tulossa murrosikään useita vuosia aiemmin kuin nykyihmiset keskimäärin.

Toinen tutkimusryhmä, joka paneutui vain yhteen neandertalilaishampaaseen, ei ollut löytänyt kasvueroja sen ja elävien ihmisten välillä. ”Leukaluukokouksen” tulosten täydellinen analyysi vaatii aikaa, mutta alustavat tulokset olivat Smithin mukaan ”linjassa sen kanssa, mitä näemme Scladinassa”.

”Se olisi varmasti vaikuttanut neandertalilaisten sosiaaliseen järjestymiseen, pariutumisstrategiaan ja vanhemmuuteen”, Hublin sanoo. ”Kuvitelkaapa yhteisö, jossa aletaan lisääntyä neljä vuotta aiemmin kuin ihmiset nykyään tekevät. Sellainen on kovin erilainen.”

Neandertalilaisyhteisö saattoi olla eri maata myös toisessa ryhmän selviytymiselle olennaisessa seikassa: arkeologien sanoin kulttuurisessa puskuroinnissa. Puskuri on ryhmän käyttäytymisen piirre – tekniikka, sosiaalisen järjestymisen muoto, kulttuurinen perinne – joka suojaa panoksia luonnonvalinnan pokerissa.

Arizonan yliopiston Mary Stinerin ja Steven Kuhnin mielestä varhaiset nykyihmiset tulivat Afrikasta puskurinaan taloudellisesti tehokas suhtautuminen metsästykseen ja keräilyyn, joka johti monipuolisempaan ruokavalioon. Miehet jahtasivat suuria eläimiä ja naiset ja lapset keräilivät pienriistaa ja syömäkelpoisia kasveja. Stiner ja Kuhn painottavat, että neandertalilaiset eivät nauttineet tällaisen työnjaon hedelmistä.

Etelä-Israelista Pohjois-Saksaan tehdyt löydöt osoittavat neandertalilaisten luottaneen lähes tyystin suurten ja keskikokoisten nisäkkäiden – esimerkiksi hevosten, peurojen ja villinautojen – metsästämiseen. Epäilemättä he söivät kasviksiakin ja Välimeren tuntumassa jopa äyriäisiä, mutta myllynkivien ja muiden kasviravinnon käsittelyssä käytettävien välineiden puute kertoo tutkijoiden mielestä siitä, että neandertalilaisille kasvikset olivat vain lisukkeita.

Loputon kalorinhinku etenkin pohjoisessa ja kylmempien kausien aikana pakotti neandertalilaisnaiset ja -lapsetkin luultavasti mukaan metsälle – ”rankkaan ja vaaralliseen puuhaan”, kuten Stiner ja Kuhn päättelevät käsien ja kallojen parantuneiden murtumien perusteella. Neandertalilaiskauden lopulla saapuneilla nykyihmislaumoilla taas oli vaihtoehtoja.

”Laajempi ruokavalio ja henkilökunta [joka hoiti eri tehtäviä] auttavat hajauttamaan riskejä, ja se koituu loppujen lopuksi odottavien naisten ja lasten parhaaksi”, Stiner sanoi. ”Jos yksi asia menee pieleen, on olemassa vaihtoehto.”

Kaikista kulttuurisista puskureista kenties tärkein oli yhteisö itse. Erik Trinkausin mukaan neandertalilaisten sosiaalinen yksikkö oli ehkä suurperheen kokoinen, mutta Euroopan varhaisista nykyihmiskohteista ”alkaa jo löytyä laajempien populaatioiden asuinpaikkoja”. Jo suurempana ryhmänä elämisellä on sekä biologisia että sosiaalisia vaikutuksia. Suuri ryhmä edellyttää enemmän sosiaalista vuorovaikutusta, joka koulii aivoja aktiivisemmiksi lapsuus- ja nuoruusvuosina, luo painetta kielen kehittymiselle ja lisää epäsuorasti ryhmän jäsenten keskimääräistä elinikää.

Pitkäikäisyys taas lisää tietämyksen sekä käytännön selviytymistaitojen ja työkalunvalmistuksen välittymistä sukupolvelta toiselle ja myöhemmin ryhmästä toiseen. Olivatpa puskurit millaisia hyvänsä, ne saattoivat antaa hieman, vaikkakin vähän lisäeristettä ankaraa ilmastorasitusta vastaan, jonka Lontoon luonnonhistoriallisen museon Chris Stringer sanoo olleen kovimmillaan juuri neandertalilaisten katoamisen aikoihin.

Jääkairaustietojen mukaan maapallon ilmasto vaihteli villisti jopa muutaman vuosikymmenen sisällä 30 000 vuoden takaisen ajan ja 18 000 vuotta sitten koetun jääkauden maksimin välillä. Jos nykyihmisten sosiaalisessa yksikössä oli edes muutama yksilö tai hyödyllinen taito enemmän, he saattoivat hyötyä siitä kovina aikoina.

Tästä pääsemmekin viimeiseen, herkkään ja Jean-Jacques Hublinin mukaan jopa poliittisesti epäkorrektiin kysymykseen, joka on vainonnut neandertalilaistutkimusta Afrikka-teorian yleisestä hyväksymisestä lähtien: Tulivatko nykyihmiset neandertalilaisten tilalle vähittäin ja rauhanomaisesti vaiko vauhdilla ja voimalla?

”Useimmat neandertalilaiset ja nykyihmiset elivät luultavasti suurimman osan elämäänsä näkemättä toisiaan”, hän sanoi valiten sanansa tarkkaan. ”Minä näen asian niin, että näillä raja-alueilla jotkut saattoivat nähdä satunnaisesti toisiaan kaukaa…todennäköisesti he suorastaan sulkivat toisensa pois laskuista eivätkä vain vältelleet toisiaan. Tuoreiden tutkimusten mukaan metsästäjä-keräilijät eivät olleet lainkaan niin rauhanomaisia kuin on yleisesti uskottu.”

Gibraltarin museon evoluutiobiologi Clive Finlayson seisoi Gorhamin luolan eteisessä, joka aukesi kalkkikivestä Gibraltarinsalmelle. Luolan stratigrafia on täynnä jopa 125 000 vuoden takaisia todisteita neandertalilaisasutuksesta: esimerkiksi kivisiä keihäänkärkiä ja raaputtimia, hiiltyneitä männynkäpyjä ja muinaisten tulisijojen jäänteitä. Kaksi vuotta sitten Finlayson kollegoineen määritti radiohiiliajoituksella, että jotkin tulisijojen kekäleistä hiipuivat vasta 28 000 vuotta sitten, ja ne ovat tuorein tunnettu jälki neandertalilaisista koko maailmassa.

Finlayson on rekonstruoinut 50 000–30 000 vuoden takaisen ympäristön siitepölyhiukkasten ja eläinten jäänteiden pohjalta. Tuolloin kapea rannikkokaistale erotti Gibraltaria kolmen–neljän kilometrin päässä aaltoilleesta Välimerestä. Maisemaltaan se oli rosmariinilla ja timjamilla maustettua pensassavannia, jonka dyynien välissä kasvoi siellä täällä korkkitammia ja mäntyjä, rannikkotasangoilla parsaa. Alueen neandertalilaisten ruokavalio olikin varmasti keskimääräistä monipuolisempi.

Tilanne kuitenkin muuttui. Kun jääkauden kylmät sormet viimein ulottuivat Iberian niemimaan eteläosaan asti äkillisten ilmastonvaihteluiden iskiessä 30 000–23 000 vuotta sitten, maisema muuttui kuivaksi ja aromaiseksi. Avoimemmalla pelikentällä pitkät, hoikat nykyihmiset heittokeihäineen ehkä pääsivät lyhyempien, lihaksikkaiden neandertalilaisten niskan päälle. Finlayson muistuttaa kuitenkin, että Iberian neandertalilaisten ahdinko ei johtunut niinkään nykyihmisten saapumisesta kuin ilmaston dramaattisesta muutoksesta: ”Kun ryhmä kutistuu riittävän pieneksi, se on tuhoon tuomittu.”

Laajemmin katsottuna voi olla tärkeämpää ymmärtää, että neandertalilaisten tuho ei ole rönsyilevä, koherentti romaani vaan lähinnä toisiinsa liittyvien ainutkertaisten sukupuuttonovellien kokoelma. ”Miksi neandertalilaiset katosivat Mongoliasta? Miksi Israelista, Italiasta, Gibraltarilta ja Britanniasta?” Stringer kysyy. ”Vastaus voi vaihdella, koska sukupuuttokin tapahtui todennäköisesti eri aikaan.”

Tarinoiden ratkaisu liittyy kuitenkin Gorhamin luolaan. Finlaysonin ryhmä löysi hiljattain viimeisen neandertalilaistulisijan läheltä useita punaisia kädenjälkiä, jotka kertovat nykyihmisten saapuneen. Alustava analyysi sijoittaa pigmentit 20 300–19 500 vuoden takaiseen aikaan. ”Aivan kuin kädet kertoisivat, että oli koittanut uuden maailman aika”, Finlayson sanoi.

• Edellinen Sivu 3 / 3