Onder meer Belgische onderzoekers legden in Kameroen skeletten bloot waaruit nu mee van het oudste DNA uit Afrika onttrokken is.
Photo by Isabelle Ribot, January 1994

Oud DNA uit West-Afrika legt tot nu toe onbekende afstammingslijn bloot

Onderzoekers zijn erin geslaagd het oudste DNA tot nu toe uit West-Afrika te onttrekken aan vier skeletten. Uit de analyse van dat DNA is een tot nu toe onbekende afstammingslijn naar voren gekomen en ze biedt ook nieuwe inzichten in de verhoudingen tussen de vroegste menselijke afstammingslijnen en latere afsplitsingen. Bij het onderzoek waren ook verschillende Belgische instituten betrokken. 

Afrika is de bakermat van de mensheid en de menselijke genetische diversiteit is er groter dan waar dan ook elders ter wereld. Studies van oud DNA van Afrikaanse archeologische sites kunnen dan veel bijdragen aan onze kennis van de verre oorsprong van de mensheid. 

Een probleem daarbij is wel dat het tropische milieu en de bodemgesteldheid in Afrika niet bevorderlijk zijn voor het bewaren van beenderen en van DNA. Onderzoekers van de Harvard University zijn er nu in geslaagd de volledige genomen van vier skeletten te reconstrueren, twee skeletten van zo'n 8.000 jaar en twee van zo'n 3.000 jaar.  Die werden 30 jaar geleden opgegraven op de Shum Laka-site in Kameroen door een Belgisch-Kameroenees team. 

Het gaat om het eerste oude DNA uit West- of Centraal-Afrika en mee van het oudste DNA dat ooit gevonden is in een tropische omgeving in Afrika. 

De studie werd uitgevoerd door een internationaal, multidisciplinair team van genetici, archeologen, biologen, antropologen en museumbeheerders van de Harvard Medical School en de Université de Montréal, de Université libre de Bruxelles (ULB), het Koninklijk Museum voor Midden-Afrika (KMMA) in Tervuren, het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen, de Universiteit van Yaoundé en de Universiteit van Buea in Kameroen en de Dukes Kunshan Universiteit in China. 

Een unieke en uitzonderlijk goed bewaarde site

Het verhaal begint in de jaren 1980, op de site van Shum Laka, vlak bij de stad Bamenda, in het noordwesten van Kameroen. De site is een rotsoverhang van 1.200 vierkante meter groot en ze ligt achter een waterval, op een hoogte van 1.600 m aan de zijkant van een vulkaan. 

Shum Laka ligt in het 'Grassfields'-gebied in Kameroen, een streek waar de oorsprong van alle Bantoe-sprekende volkeren vanuit taalkundig perspectief gelokaliseerd wordt. Van hieruit zouden de Bantoe-sprekers zich steeds verder naar het zuiden verspreid hebben, over het hele subcontinent, tot in Zuid-Afrika en tot op de kust van de Indische Oceaan. 

"Taalkundigen, archeologen en genetici hebben de oorsprong en de verspreiding van de Bantoe-talen tientallen jaren bestudeerd, en het Grassfields gebied is de sleutel tot deze kwestie", zei Mary Prendergast. "De consensus is dat de groep van de Bantoe-talen ontstaan is in west-centraal Afrika, vooraleer zich te verspreiden over de zuidelijke helft van het continent vanaf zo'n 4.000 jaar geleden." Prendergast is professor antropologie aan de campus in Madrid van de Saint Louis University en een van de superviserende auteurs van de nieuwe studie. 

Gedacht wordt dat die verspreiding de reden is waarom de meeste mensen uit centraal, oostelijk en zuidelijk Afrika genetisch nauw verwant zijn aan elkaar en aan West-Afrikanen. 

"Shum Laka is het referentiepunt om de zeer vroege geschiedenis van west-centraal Afrika te begrijpen", zei Isabelle Ribot, een antropologe aan de Université de Montréal die mee de skeletten opgegraven en bestudeerd heeft en die de belangrijkste auteur van de nieuwe studie is. 

De Shum Laka-overhang werd in de jaren 80 en 90 opgegraven door archeologen uit België en Kameroen onder leiding van professor Pierre de Maret van de ULB in samenwerking met Els Cornelissen van het KMMA en Raymond Assombang van de Universiteit van Yaoundé. De site kan bogen op een indrukwekkend en goed gedateerd archeologisch patrimonium, met radiocarboondateringen die tot 30.000 jaar teruggaan. 

Shum Laka staat symbool voor het "Steen naar Metaal Tijdperk", een cruciale periode in de geschiedenis van west-centraal Afrika die uiteindelijk zal leiden tot de metaalbewerking uit de IJzertijd en de landbouw. Gedurende deze periode diende de site geregeld als een begraafplaats voor families, en er werden 18 individuen, vooral kinderen, begraven in twee grote funeraire fasen, waarvan de ene ongeveer 8.000 jaar oud is, de andere 3.000 jaar.

"Dergelijke begrafenissen zijn uniek voor West- en Centraal-Afrika omdat menselijke skeletten hier voor de IJzertijd bijzonder zeldzaam zijn", zei Isabelle Ribot. "Tropische milieus en zure bodems zijn niet vriendelijk voor het bewaren van beenderen, en de resultaten van onze studie zijn dan ook echt opmerkelijk."

Zicht op een deel van de opgravingen in Shum Laka.
Photo by Pierre de Maret, January 1994

Oom/nicht of tante/neef en verdere familie

"Het leek ons een interessante piste om DNA te proberen te isoleren in deze skeletten en hun genoom te reconstrueren", zei Pierre de Maret. "Zo konden we nagaan welke populaties vandaag nazaten zijn van de archeologische skeletten, en konden we eventuele banden achterhalen tussen de mensen uit deze twee funeraire fasen."

Onderzoekers van de Harvard Medical School verzamelden beentjes uit het binnenoor van zes individuen uit Shum Laka en na enkele mislukte pogingen slaagden ze erin DNA te halen uit vier van de stalen. Dat bleek moleculair zeer goed bewaard te zijn gezien de omstandigheden van de begrafenissen, en het liet toe het hele genoom - het geheel aan genetische informatie - te analyseren. 

Het DNA werd gedateerd aan het Radiocarbon Laboratory van de Pennsylvania State University en het bleek te gaan om twee skeletten van 8.000 jaar oud en twee van 3.000 jaar oud.  

De oudste skeletten zijn die van twee jongens, die boven elkaar werden begraven. De jongste was ongeveer vier jaar oud bij overlijden en de oudste ongeveer 15 jaar. Ze blijken familie van elkaar in de vierde graad. De twee meer recente skeletten zijn die van een jongen van ongeveer acht jaar oud en een meisje van ongeveer vier jaar. Zij zijn familie in de tweede graad, hetzij oom/nicht, of tante/neef.

Ondanks de bijna 5.000 jaar tussen de twee begravingsfasen, leunen de genomen van de vier individuen zeer dicht bij elkaar aan. Dit wijst op een opmerkelijke bewoningscontinuïteit in de regio.

Nieuwe populatie van jager-verzamelaars

De DNA-analyse van de vier kinderen leverde wel een verrassing op. "Verrassend genoeg staan deze vier genomen veel dichter bij die van Centraal-Afrikaanse jager-verzamelaars dan bij de Bantoe-landbouwpopulaties. Genetisch gezien leunen de vier individuen dicht aan bij een oude basale West-Afrikaanse populatie en tegelijkertijd, maar in mindere mate, bij die van de Centraal-Afrikaanse jager-verzamelaars’, zei de Maret.

"Dit resultaat suggereert dat de Bantoe-sprekers die nu in Kameroen en doorheen Afrika leven, niet afstammen van de populatie waartoe de kinderen uit Shum Laka behoorden", zei dokter Mark Lipson van de Harvard Medical School, die de leiding had over de nieuwe studie. "Dit onderstreept de oude genetische diversiteit in dit gebied en wijst op een tot hiertoe onbekende populatie die slechts kleine deeltjes DNA heeft bijgedragen aan de hedendaagse Afrikaanse bevolkingsgroepen."

De verspreiding van de landbouw en het hoeden van vee ging in Afrika - net zoals in andere delen van de wereld - gepaard met veel volksverhuizingen. "Als je 5.000 jaar teruggaat, was zo goed als iedereen die ten zuiden van de Sahara leefde een jager-verzamelaar", zei Mary Prendergast. "Maar als je kijkt op een kaart van Afrika met groepen die hun voedsel nu nog verzamelen, zal je zien dat er zeer weinig zijn en dat ze ver uit elkaar liggen."

De studie levert een bijdrage aan de groeiende hoeveelheid onderzoek naar oud DNA die wijst op een oude genetische diversiteit en bevolkingsstructuur die sindsdien weggevaagd is door de demografische veranderingen die gepaard gingen met de verspreiding van de productie van voedsel. 

Een zeldzame van vaderskant geërfde afstamming

Een van de onderzochte individuen, de 15 jaar oude jongen, was drager van een zeldzame haplogroep voor Y-chromosoom A00 genaamd, die momenteel bijna nergens gevonden wordt buiten het westen van Kameroen. 

A00 is het best gedocumenteerd bij de etnische groepen de Mbo en de Bangwa, die niet ver van Shum Laka leven, en het is de eerste keer dat de haplogroep gevonden wordt in oud DNA. 

A00 is een sterk afwijkende haplogroep, die zich afgesplitst heeft van alle andere bekende menselijke afstammingslijnen tussen 300.000 en 200.000 jaar geleden. Dit toont aan dat deze oudste bekende afstammingslijn van moderne menselijke mannen - het Y-chromosoom komt enkel bij mannen voor - in west-centraal Afrika al meer dan 8.000 jaar lang aanwezig is, en misschien zelfs veel langer. 

Een beeldje van een Bangwa-koning met tweelingen.
Ji-Elle/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0

Nieuw licht op de oorsprong van de mens

Hoewel de bevindingen niet direct iets zeggen over de oorsprong van de Bantoe-talen, werpen ze wel nieuw licht op verschillende fasen van de allervroegste geschiedenis van Homo sapiens

De onderzoekers hebben het DNA van de kinderen uit Shum Laka vergeleken met gepubliceerd DNA van oude jager-verzamelaars uit oostelijk en zuidelijk Afrika, en ook met DNA van vele moderne Afrikaanse bevolkingsgroepen. Door deze sets van gegevens te combineren, konden ze een model opstellen van uiteenlopende afstammingslijnen in de loop van het verleden van de mens. 

"Onze analyse wijst op het bestaan van minstens vier grote, zeer oude menselijke afstammingslijnen die hebben bijgedragen aan de hedendaagse mens, en die uit elkaar zijn gegaan tussen zo'n 250.000 en 200.000 jaar geleden", zei dokter David Reich van de Harvard Medical School, de senior auteur van de nieuwe studie. 

Deze lijnen zijn de voorouders van de hedendaags Centraal-Afrikaanse jager-verzamelaars, de zuidelijke Afrikaanse jager-verzamelaars, en alle andere moderne mensen, met een vierde afstammingslijn die een tot hiertoe onbekende 'spookpopulatie' vormt, die een klein deel heeft bijgedragen aan de afstamming van zowel de westelijke als de oostelijke Afrikanen. 

"Deze viervoudige radiatie - met daarbij de positie van een sterk afgescheiden moderne menselijke 'spookafstammingslijn' - was voorheen nog niet geïdentificeerd uit DNA", zei Reich.

Vroegere modellen voor de menselijke oorsprong suggereerden dat de hedendaags zuidelijke jager-verzamelaars, die zich afgesplitst hebben van de andere bevolkingsgroepen zo'n 250.000 tot 200.000 jaar geleden, de oudste bekende tak van de moderne menselijke variatie waren. De nieuwe analyse doet echter veronderstellen dat de afstammingslijn die bijgedragen heeft aan de Centraal-Afrikaanse jager-verzamelaars, ongeveer even oud is en is gaan afwijken van de andere Afrikaanse populaties rond dezelfde tijd.

De bevindingen versterken de groeiende consensus tussen archeologen en genetici dat de menselijke oorsprong in Afrika mogelijk te maken heeft gehad met sterk uiteenlopende, geografisch geïsoleerde bevolkingsgroepen. 

De analyse legde ook een andere reeks van vier menselijke afstammingslijnen bloot die zich vertakt hebben tussen 80.000 en 60.000 jaar geleden, waaronder ook de afstammingslijnen die het grootste deel van de afstamming van de huidige oostelijke en westelijke Afrikanen en van alle niet-Afrikanen hebben bijgedragen.   

Aan de hand van dit nieuwe model van de verhoudingen tussen de menselijke bevolkingsgroepen konden de onderzoekers aantonen dat zowat een derde van de afstamming van de Shum Laka-kinderen afkomstig was van een afstammingslijn die nauw verwant is met de Centraal-Afrikaanse jager-verzamelaars, en zo'n twee derde van een aparte afstammingslijn die van ver verwant is met de meerderheid van de hedendaagse West-Afrikanen. 

"Deze resultaten benadrukken hoe enorm het menselijke landschap in Afrika van slechts enkele duizenden jaren geleden verschilde van wat het vandaag is, en ze onderstrepen de kracht van oud DNA om de sluier op te lichten die door recente volksbewegingen over het verleden van de mens is geworpen", zei Reich.

Het internationaal onderzoeksteam is van plan om dit jaar terug te keren naar Shum Laka, voor een deel om te helpen de nieuwe bevindingen mee te delen aan de academische gemeenschap en andere gemeenschappen in Kameroen. 

De studie van het internationaal team is gepubliceerd in Nature. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van het AfricaMuseum (KMMA) en een persbericht van de Saint Louis University.