Niet alleen de vorm van botten en tanden kan verraden hoe vroege menssoorten aan elkaar verwant zijn. Er zit ook informatie in gevangen, en die komt er steeds beter uit. De nieuwste troef: oeroude eiwitten.

Tweehonderd jaar geleden was de stamboom van de mens volgens westerse wetenschappers heel rechtlijnig: die begon met Adam en Eva, het was kantje boord geweest bij Noach en zijn vrouw, en wie nog meer wilde weten hoefde maar in de Bijbel te kijken. Dat veranderde toen Charles Darwin en Alfred Russell Wallace met hun evolutietheorie kwamen. Het was niet meer te ontkennen: de mens is niet plotseling gecreëerd, maar geleidelijk ontstaan uit vroegere soorten.

Dat die bestaan hadden, bewezen fossiele botten. Het was de vorm van die botten, plus tanden en kiezen, die moest vertellen hoe die soorten aan elkaar verwant waren. Daar zijn onderzoekers steeds beter in geworden. Zelfs de binnenkant kan tegenwoordig meegewogen worden, onder meer door driedimensionale röntgenbeelden (CT-scans) van de fossielen te maken. Inmiddels weten we dat de menselijke stamboom veel doodlopende takken heeft: mensapen, aapmensen en vroege menssoorten die zijn uitgestorven.

vruchtbaar nageslacht

Maar ja, wat is een soort eigenlijk precies? Als je streng bent, zoals je op school leert, dan is het krijgen van vruchtbaar nageslacht hét bewijs dat individuen tot dezelfde soort behoren.

Natuurlijk kun je niet experimenteel vaststellen of twee menstypen die honderdduizenden jaren geleden leefden het samen tot grootouders hadden kunnen schoppen. En toch weten we nu dat de uitgestorven gewaande Neanderthaler voortleeft in een deel van de mensheid, en dat ook een andere variant, de Denisova-mens, zijn sporen heeft achtergelaten.

Die sporen zitten in ons DNA. Onderzoek aan DNA van levende mensen kon al interessante dingen vertellen over onze stamboom, bijvoorbeeld dat alle mensen die nu leven afstammen van een oermoeder (die prompt Eva werd genoemd) die zo’n 150.000 jaar geleden in Afrika moet hebben geleefd. Het inzicht dat kruisingen met andere menssoorten ook een rol hebben gespeeld, kwam pas vanaf 1997, toen het Svante Pääbo en zijn team lukte DNA uit Neanderthalerbot te halen en in kaart te brengen. Het luidde een nieuw tijdperk in. Nu was er een extra instrument om de menselijke stamboom te construeren.

woordenboek

De Denisova-mens kennen we van maar twee stukjes bot, waarvan de vorm alleen nooit had kunnen bewijzen dat het om een aparte soort ging. Maar de hele DNA-kaart zat er nog leesbaar in. ‘Zo’n DNA-kaart is het hele woordenboek, daarmee weet je ontzettend veel over de soort’, zegt Frido Welker, onderzoeker aan het Globe Instituut in Kopenhagen. Hij werkt bij de afdeling Evolutionairy Genomics. Maar niet aan DNA. Zijn werk draait om eiwitten.

Het probleem van DNA, zegt hij, is de beperkte houdbaarheid. Eiwitten blijven langer goed, en daarmee kun je dus verder in de tijd terugkijken. Met een beperkte blik, dat wel, want eiwitten leveren minder informatie op dan DNA. Het zijn losse woorden, zeg maar. In de laatste aflevering van Grote vragen gaan presentator Rob van Hattum en paleontoloog Fred Spoor naar het laboratorium van Welker. Ze zien hoe hij wat materiaal uit een stuk fossiel bot haalt, om vervolgens de eiwitten eruit te isoleren.

eiwitten?

Wat zijn eiwitten ook alweer? Kort gezegd: de belangrijkste moleculaire machines van levende wezens. Volgens recepten die in het DNA vastgelegd zijn, maken cellen ketens van bouwstenen die aminozuren heten. Die ketens worden vervolgens opgevouwen tot driedimensionale constructies die nuttige dingen kunnen doen. Bijvoorbeeld DNA aflezen om nog meer eiwitten te maken, of zuurstof vervoeren in je bloed, of nuttige stoffen de cel in pompen.

duizelingwekkend weinig

Wat voor dit verhaal van belang is: de recepten voor eiwitten veranderen soms in de loop van de evolutie. Als je geen DNA hebt, kun je proberen het recept af te leiden uit het eiwit. Dat is wat Frido Welker doet. En het is bepaald niet makkelijk.

Welker: ‘Eiwitten bestaan uit twintig verschillende bouwstenen, en DNA uit maar vier. Bovendien kunnen die op allerlei manieren aan elkaar zitten, en dat kan door de invloed van de tijd veranderen. Dus het wordt snel heel erg complex. Op dit moment kunnen we alleen de eiwitten bestuderen die het meest in bot voorkomen, maar we doen ons best om ook wat zeldzamer eiwitten te pakken te krijgen.’

Hij werkt met duizelingwekkend kleine hoeveelheden: soms maar een paar miljoenste van een miljoenste gram eiwit.  ‘We vermalen wat bot, ongeveer ter grootte van een broodkruimel. Bot bestaat voor ongeveer 90 procent uit mineralen. Die lossen we op in een zuur. Wat je dan overhoudt is grotendeels eiwit. Veruit het meeste is collageen, dat dient om het bot flexibel te houden.’

De eiwitten worden geanalyseerd met een massaspectrometer, meestal nadat ze chemisch in stukjes zijn geknipt. Je puzzelt vervolgens die stukjes weer aan elkaar en dan weet je hoe het eiwit in elkaar zat. Of nou ja: ‘Een gemiddeld eiwit is ongeveer duizend bouwstenen lang, en als we daar de helft van kunnen zien, dan zijn we blij.’ Want dat is meestal genoeg om het te vergelijken met hetzelfde type eiwit van andere soorten mensen.

twee miljoen jaar

‘Het oudste wat wij de afgelopen twee jaar hebben gepubliceerd was twee miljoen jaar oud, uit Georgië en uit Zuid-China. En dat is van best wel warme condities, dus waarschijnlijk kun je nog wel oudere eiwitten terugvinden, als je materiaal altijd op een koele plek heeft gelegen.’ De kans dat hij eiwitten weet te isoleren die licht kunnen werpen op mensachtigen van meer dan twee miljoen jaar geleden, acht hij jammer genoeg klein: ‘Die leefden allemaal in Afrika, voor zover we nu weten, en daar is het echt te warm.’

Leverde de analyse van die twee miljoen jaar oude eiwitten eigenlijk nog iets interessants op? ‘Jawel, maar een 800.000 jaar oud monster uit Atapuerca, in Spanje, was nog veel informatiever. We konden eraan zien dat die mens, Homo antecessor, net zo ver afstond van de moderne mens als van de Neanderthaler, en dus een doodlopende tak van de stamboom vormt. Tot dan toe was onduidelijk waar die soort bij hoorde. En daar zie je dus aan wat we met deze techniek willen doen: de onderlinge verwantschappen van al die menstypen ophelderen. Van de laatste twee, of misschien wel drie miljoen jaar. Dan heb je dus een extra stamboom, waarmee mensen als Fred Spoor beter kunnen volgen hoe de menselijke evolutie is verlopen. Als je al weet hoe de afstamming in elkaar zit, kun je beter bepalen wat de vorm van de botten zegt over de manier van leven waarop ze zijn aangepast.’

Wat ook nog leuk is om te weten, voegt hij toe: in tandglazuur zit een eiwit dat kan vertellen of de tand of kies in kwestie van een man of vrouw is geweest. ‘Dat vind je bij alle zoogdieren, dus ook bij mensen van miljoenen jaren geleden.’