Een internationaal onderzoek onder leiding van de Universiteit van Wenen en het Instituut voor Evolutionaire Biologie (IBE) in Barcelona, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nature Ecology and Evolution, geeft ons nieuwe inzichten in de evolutionaire geschiedenis van gorilla’s en levert een waardevolle bijdrage om beter te begrijpen welke effecten uitwisseling van genetisch materiaal afkomstig van uitgestorven populaties kunnen hebben op de huidige populaties.

Om de demografische geschiedenis van de gorilla’s te kunnen modelleren, analyseerde het team van onderzoekers DNA van gorilla’s met behulp van moderne statistische methoden, waaronder neurale netwerken. Ze ontdekten een uitwisseling van genetisch materiaal van een reeds uitgestorven afstammingslijn naar gorilla’s die vandaag de dag leven. Dit is vergelijkbaar met hoe moderne mensen en bonobo’s genen van uitgestorven groepen hebben bewaard, die nog steeds in ons DNA te vinden zijn.

Bij zowel mensen als gorilla’s werd hun DNA tijdens de evolutie gemengd door te paren met individuen uit andere groepen die vandaag de dag zijn uitgestorven – en om deze reden was er een introgressie van genen van de ene groep naar de andere.

In de loop van de evolutionaire geschiedenis hebben moderne mensen genen uitgewisseld met Neanderthalers en Denisovans. Hun nalatenschap is nog steeds terug te vinden in het DNA van veel mensen.

Er zijn weinig soortgelijke onderzoeken die deze vraag behandelen bij mensapen. Bij gorilla’s zijn er, in tegenstelling tot de Homo sapiens, slechts een paar fossielen waaruit oud DNA voor analyse kan worden geëxtraheerd. Daarom zijn de genomen van hedendaagse individuen de enige manier om hun evolutionaire geschiedenis te reconstrueren, wat van bijzonder belang is omdat gorilla’s in het wild met uitsterven worden bedreigd.

DNA Uitwisseling met een uitgestorven gorilla populatie
Er zijn twee gorilla soorten (westelijke en oostelijke gorilla’s), die elk twee ondersoorten hebben: westelijke gorilla’s omvatten de westelijke laaglandgorilla’s en de Cross River gorilla’s, terwijl oostelijke gorilla’s de Grauer gorilla’s en de nauw verwante berggorilla’s omvatten.

In de huidige studie analyseerden de onderzoekers het complete DNA van 49 individuen uit alle vier ondersoorten (27 westelijke laaglandgorilla’s, één Cross River gorilla, 12 berggorilla’s en negen Grauer gorilla’s), inclusief nieuw gesequenced DNA van de berggorilla’s uit het Bwindi National Park in Oeganda, een van de slechts twee plaatsen waar de berggorilla’s zijn te vinden.

De modellen gebaseerd op innovatieve statistische methoden, waaronder de integratie van neurale netwerken, geven een verrassend resultaat: 40.000 jaar geleden werden genen uitgewisseld tussen een nu uitgestorven gorillapopulatie en de gemeenschappelijke voorouder van de grauer gorilla’s en de berggorilla’s.

Tot 3% van het DNA van de hedendaagse oostelijke gorilla’s omvat restanten van genen van deze uitgestorven populatie, die zich meer dan 3 miljoen jaar geleden scheidde van de gemeenschappelijke voorouders van alle gorilla’s. Deze DNA fragmenten werden niet aangetroffen bij de westelijke gorilla’s.

Invloed van de DNA uitwisseling
De wetenschappers denken dat de genetische input van reeds uitgestorven voorouders niet alleen van belang is in de evolutionaire geschiedenis, maar ook functionele effecten kan hebben op hedendaagse soorten. Ze demonstreren dit met een voorbeeld: er werd een gen gevonden dat codeert voor een bittere smaakreceptor dat vanuit de uitgestorven gorilla populatie is geïntroduceerd in de huidige grauer gorilla’s en berggorilla’s, en daarna mogelijk onder positieve selectie heeft gestaan. Dit komt goed van pas voor de hedendaagse dieren, omdat dit soort smaakreceptoren waarschijnlijk helpt bij het vermijden van het eten van giftig (en bitter smakend) voedsel.

Een ander interessant resultaat uit de analyse is dat de oostelijke gorilla’s een zeer kleine hoeveelheid DNA van de uitgestorven gorillapopulatie op hun X-chromosoom behouden. Daarom lijkt het onderhevig te zijn aan negatieve selectie. Een mogelijke reden hiervoor is dat dit chromosoom bij mannelijke individuen slechts in één exemplaar voorkomt, in tegenstelling tot de andere chromosomen, en dit is de reden waarom schadelijke mutaties een sterker effect kunnen hebben.

Bron: Harvinder Pawar et al, Ghost admixture in eastern gorillas, Nature Ecology & Evolution (2023). DOI: 10.1038/s41559-023-02145-2