Unter der Leitung von Anna Di Rienzo, PhD, und John Lindo, PhD, JD, von der University of Chicago; Mark Aldenderfer, PhD, von der University of California, Merced; und Ricardo Verdugo von der Universität von Chile verwendeten die Forscher neu verfügbare DNA-Proben von sieben ganzen Genomen, um zu untersuchen, wie sich die alten Andenbewohner – einschließlich der Gruppen, die sich um den Titicacasee in Peru und Bolivien in einer Höhe von 12.000 Fuß über dem Meeresspiegel angesiedelt hatten – im Laufe der Jahrhunderte an ihre Umwelt anpassten.

In der Fachzeitschrift Science Advances verglichen sie ihre sieben historischen Genome mit 64 modernen Genomen einer heutigen Hochland-Andenbevölkerung, den agropastoralen Aymara in Bolivien, und den Tiefland-Jägern und -Sammlern Huilliche-Pehuenche an der chilenischen Küste.

Die Ziele waren (1) die Datierung der anfänglichen Migration in das Andenhochland, (2) die Identifizierung der genetischen Anpassungen an die hochgelegene Umwelt, die diese Besiedlung ermöglichten, (3) die Abschätzung der Auswirkungen des europäischen Kontakts ab den 1530er Jahren, der zur Beinahe-Auslöschung vieler Tieflandgemeinschaften Südamerikas führte.

„Wir haben sehr alte Proben aus den hohen Anden“, sagte Di Rienzo. „Diese frühen Siedler haben die größte Ähnlichkeit mit den Menschen, die heute in diesem Gebiet leben. Dies ist eine raue, kalte, ressourcenarme Umgebung mit niedrigem Sauerstoffgehalt, aber die Menschen dort haben sich an diesen Lebensraum und den landwirtschaftlichen Lebensstil angepasst.“

Die Studie mit dem Titel „Die genetische Vorgeschichte des Andenhochlands 7.000 Jahre vor Christus bis zum Kontakt mit den Europäern“ hat mehrere unerwartete Merkmale aufgedeckt.

Die Forscher fanden heraus, dass der Bevölkerungsrückgang im Hochland der Anden nach dem Kontakt mit europäischen Entdeckern, die in den 1530er Jahren erstmals nach Südamerika kamen, viel geringer ausfiel als erwartet. Demografische Modelle und historische Aufzeichnungen lassen darauf schließen, dass im Tiefland bis zu 90 Prozent der Bewohner nach der Ankunft der Europäer ausgerottet wurden. Bei den Bewohnern der Hochanden betrug der Bevölkerungsrückgang jedoch nur 27 Prozent.

Obwohl die Hochlandbewohner in Höhen von mehr als 8.000 Fuß lebten, was einen geringeren Sauerstoffgehalt, häufige kalte Temperaturen und intensive ultraviolette Strahlung bedeutete, entwickelten sie nicht die Reaktionen auf Hypoxie, wie sie bei den Bewohnern anderer Hochgebirgsregionen, z. B. in Tibet, zu beobachten sind.

Die Andenbewohner haben sich möglicherweise auf andere Weise an die Hypoxie in großen Höhen angepasst, nämlich durch kardiovaskuläre Veränderungen“, so die Forscher. Sie fanden Hinweise auf Veränderungen in einem Gen namens DST, das mit der Bildung des Herzmuskels verbunden ist. Hochlandbewohner der Anden haben in der Regel vergrößerte rechte Herzkammern. Dies könnte die Sauerstoffaufnahme verbessert und den Blutfluss zur Lunge erhöht haben.

Das stärkste Anpassungssignal fanden die Forscher jedoch in einem Gen namens MGAM (Maltase-Glucoamylase), einem Darmenzym. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Verdauung von stärkehaltigen Nahrungsmitteln wie der Kartoffel – einem in den Anden beheimateten Nahrungsmittel. Eine aktuelle Studie deutet darauf hin, dass die Kartoffel in dieser Region vor mindestens 5.000 Jahren domestiziert wurde. Die positive Selektion auf das MGAM-Gen, so die Autoren, „könnte eine adaptive Reaktion auf die größere Abhängigkeit von stärkehaltigen Domestiken darstellen“

Das frühe Auftreten dieser Variante bei den Andenvölkern deutet „auf eine signifikante Verschiebung der Ernährung von einer wahrscheinlich eher fleischbasierten zu einer eher pflanzlichen Ernährung hin“, so der Anthropologe Aldenderfer von der UC Merced. „

Obwohl die Siedler der Anden eine stärkehaltige Ernährung zu sich nahmen, nachdem sie begannen, Landwirtschaft zu betreiben, entwickelten ihre Genome keine zusätzlichen Kopien des mit der Stärke verwandten Amylase-Gens, wie es bei europäischen Bauernpopulationen üblich ist.

Ein Vergleich der alten Genome mit denen ihrer lebenden Nachkommen zeigte auch eine Selektion für immunbezogene Gene kurz nach der Ankunft der Europäer, was darauf hindeutet, dass die Andenbewohner, die überlebten, einen Vorteil gegenüber den neu eingeführten europäischen Krankheitserregern hatten.

„Der Kontakt mit den Europäern hatte verheerende Auswirkungen auf die südamerikanischen Bevölkerungen, wie die Einführung von Krankheiten, Kriege und soziale Unruhen“, erklärte Lindo. „Indem wir uns auf die Zeit davor konzentrierten, konnten wir Umweltanpassungen von Anpassungen unterscheiden, die auf historische Ereignisse zurückzuführen sind.“

„In unserer Arbeit“, so Aldenderfer, „gab es keine solche Priorisierung von Genen auf Kosten archäologischer Daten. Wir haben hin und her gearbeitet, Genetik und Archäologie, um eine Darstellung zu schaffen, die mit allen vorliegenden Daten vereinbar ist.“