Wetenschappers hebben het genetische blauwdruk van Schöningen paarden – een oude paardensoort (Equus mosbachensis) die is uitgestorven – gereconstrueerd. De paardenbotten afkomstig uit Schöningen in Duitsland dateren ongeveer 300.000 jaar terug.
Een nieuwe studie rapporteert bijna complete mitochondriale genoomsequenties van twee dieren die werden gevonden naast de beroemde houten speren. Het team toont aan dat deze paarden behoorden tot de maternale lijn die uiteindelijk leidde tot de hedendaagse paarden. Dit werk stelt ook een nieuwe mijlpaal voor oud DNA dat is teruggevonden op een openluchtlocatie – dit monster is ouder dan enige eerdere voorbeelden die zijn genomen buiten grotten of permafrost.
Het onderzoek werd geleid door Cosimo Posth, Ph.D., aan de Universiteit van Tübingen. Zijn onderzoek richt zich op oud DNA – genetische fragmenten die zijn bewaard in oude botten of sedimenten. In een rapport beschrijft het team hoe de bevindingen uit Schöningen wat mogelijk is op openluchtlocaties, uitbreiden. Ze merkten ook op dat Schöningen goed bekendstaat om zijn 300.000 jaar oude houten speren, de oudste complete jachtwapens die ooit zijn ontdekt.
De maternale genoomsequenties van de oude paarden bevinden zich niet binnen de moderne diversiteit, maar daaronder. De sequenties vallen op diepe takken, wat een eerder verborgen splitsing binnen het mitochondriaal DNA aantoont. Dit is het genetische materiaal dat zich binnen de energiemakende structuren van de cel bevindt.
Paarden hebben een lange geschiedenis in Noord-Amerika en Eurazië, met bewegingen over de Beringlandbrug, een landverbinding tussen Siberië en Alaska die aanwezig was tijdens de ijstijden. Een belangrijke genoom uit permafrost heeft de oorsprong van de Equus-familie teruggeschoven naar ongeveer 4,0 tot 4,5 miljoen jaar geleden.
Onderzoekers hebben het petrose bot van het Schöningen paard bemonsterd – het dichte schedelbot dat het binnenoor beschermt – omdat het vaak DNA herbergt. Ze gebruikten vervolgens gerichte captatie en zorgvuldige filtering om overlevende fragmenten te isoleren en fouten veroorzaakt door chemische schade te verminderen.
De botten van Schöningen lagen lang in nat, zuurstofarm slib, wat hielp om moleculen te beschermen die normaal gesproken in de open lucht afbreken. Die waterverzadigde omgeving creëerde anoxische omstandigheden – zonder de zuurstof die de afbraak in warmere plaatsen versnelt.
Het team benadrukte dat zeer oud DNA kan worden hersteld, zelfs wanneer de omstandigheden op het eerste gezicht slecht lijken. Zelfs in ogenschijnlijk ongunstige omgevingen zoals openluchtopgravingslocaties, kan extreem oud DNA nog steeds overleven en worden hersteld.
Eerdere openluchtvondsten waren ongeveer 240.000 jaar oud met rechtstuspaarden uit Duitsland. Dat eerdere record heeft de verwachtingen gezet die Schöningen nu met een ruime marge heeft overtroffen.
Fylogenetische tests plaatsen de Schöningen-sequenties als diepe, aparte takken binnen de maternale lijn die levende paarden omvat. Dit betekent dat de uitgestorven Equus mosbachensis een recentere maternale voorouder deelde met moderne paarden dan met andere uitgestorven paardensoorten.
De monsters verduidelijken ook hoe oude paardpopulaties zich verspreidden en mengden tussen continenten. Twee belangrijke golven trokken door Beringia, en latere terugbewegingen mengden populaties die eerder gesplitst waren.
Deze genoomsequenties komen alleen van de maternale kant, aangezien de sequenties afkomstig zijn van mitochondriën. Een maternale lijn, waarmee de afstamming via moeders wordt gevolgd, kan geen vroegere menging van vaders onthullen, maar is krachtig voor het timen van evenementen. Moleculaire modellen schatten een gemiddelde genetische leeftijd voor een Schöningen-lijn van ongeveer 360.000 jaar. Die timing helpt om te bepalen wanneer de maternale lijn die leidt tot moderne paarden voor het eerst begon te vertakken.
Schöningen is een openluchtlocatie, een opgravingsgebied dat niet wordt beschermd door grotwanden of permanent ijs. Openluchtlocaties ervaren meestal warmere zomers, koudere winters en meer microben, wat allemaal nadelig is voor DNA. Desondanks hield het slib aan de oever van het meer de zuurstof laag en de temperaturen relatief constant in de sedimenten. Dat paleomeer – een oud meer bewaard in de geologie – liet lagen achter die botten, gereedschappen en plantaardige resten samen opsloten.
Er is een aanhoudende discussie over hoe oud de speerhorizon in Schöningen precies is. Een team heeft de houten gereedschappen opnieuw geanalyseerd en een leeftijd van ongeveer 200.000 jaar voor die laag voorgesteld. De genetische datering van het Schöningen-paard ondersteunt een oudere tijdlijn van ongeveer 360.000 jaar voor de bemonsterde lijn.
Die schatting komt overeen met biostratigrafische bewijs, en het onderstreept hoe DNA andere dateringstools kan aanvullen wanneer lagen complex zijn. Schöningen biedt een nauwkeurige snapshot van mensen en prooi, niet slechts geïsoleerde botten. De vondst omvat complete speren en gegroepeerde paardenresten met snijmerktekens die overeenkomen met systematische slacht, een kenmerkend patroon in de zooarcheologie.
Een gedetailleerde analyse van de paardenjachtlocatie concludeerde dat jagers zich gedurende verschillende seizoenen op paardenfamiliegroepen richtten. Het patroon wijst op georganiseerde, coöperatieve jachten die het jaar door plaatsvonden. Dit nieuwe genetische werk verbindt dat gedragsdeel met een diepere biologische geschiedenis. De paarden die aan de oever van het meer werden gegeten, maakten deel uit van de maternale lijn die uiteindelijk de paarden zou voortbrengen die vandaag de dag bestaan.
Het resultaat toont aan waarom oud DNA een essentieel onderdeel van elke archeoloog zijn toolkit zou moeten zijn. Wanneer botten, gereedschappen en genoomsequenties dezelfde grond delen, wordt het verleden duidelijker en preciezer.
De studie is gepubliceerd in Nature Ecology & Evolution.
