För två hundra tusen år sedan vilade de tidigaste delade förfäderna till alla levande människor på jorden sina fötter vid en grön oas mitt i Afrikas Kalahariökn.
Här, i ett lapptäcke av nu utrotade sjöar, skogar och gräsmarker kända som Makgadikgadi paleowetland, jagade, samlade och uppfödde våra största mormor och barnfäder fyra familjer i tiotusentals år. Så småningom, när jordens klimat förändrades, öppnade förändringar i nederbörden fruktbara nya stigar genom öknen. För första gången hade våra avlägsna släktingar chansen att utforska det okända och lägga bakom dem vad ett team av forskare nu kallar "förfädernas hemland för alla människor som lever idag."
Det är historien, i alla fall, berättad av en ny artikel publicerad idag (18 oktober) i tidskriften Nature.
Genom att studera genomerna till mer än 1 200 inhemska afrikaner som bor i den södra delen av kontinenten idag, sammansatte teamet en historia av en av de äldsta DNA-linjerna på jorden: en samling gener som kallas L0, som matas ut genom mitokondrier och har överlevt anmärkningsvärt oförändrat i vissa befolkningar i hundratusentals år. Genom att spåra var och när L0-linjen först delades upp i de något olika sublinierna som fortfarande ses i vissa inhemska afrikanska befolkningar idag, tror forskarna att de exakt har preciserat var de första bärarna av L0 bodde och trivdes i tusentals år.
"Vi har visat länge att människor har sitt ursprung i Afrika och för ungefär 200 000 år sedan," sa studieförfattaren Vanessa Hayes, en genetiker vid Garvan Institute of Medical Research och University of Sydney, båda i Australien, på en nyhetskonferens. "Men vad vi inte visste förrän denna studie var var, exakt detta hemland var."
Det "exakt" har vissa andra forskare skeptiska. Chris Stringer, en expert på mänskligt ursprung vid Natural History Museum i London, berättade för Live Science att han är "försiktig" med att använda moderna genetiska distributioner för att dra slutsatser där antika befolkningar bodde för 150 000 år sedan - särskilt på en kontinent så stor som Afrika. (Liknande studier har spårat de tidigaste människopopulationerna till olika delar av östra, västra och södra Afrika.)
Dessutom tillade han, eftersom den aktuella studien bara följer en sekvens av maternellt ärftlig genetisk kod, dess resultat kanske inte fångar den fullständiga bilden av mänsklighetens tidigaste resor genom Afrika. Snarare tyder det bästa tillgängliga beviset på att flera genetiskt olika grundarepopulationer kan ha bott i olika delar av kontinenten, vilket gav moderna människor inte en utan flera hemland.
"Som så många studier som koncentrerar sig på en liten bit av genomet, eller en region, eller en stenverktygsindustri, eller en" kritisk "fossil, kan den inte fånga hela komplexiteten i vårt mosaikursprung," sade Stringer.
Jakt genetisk Eve
L0-linjen är en sekvens av DNA som kodas enbart i mitokondrier, en liten struktur i dina celler som förvandlar mat till cellulär energi.
Mitokondriellt DNA står för bara en bråkdel av ditt genom, och huvuddelen av ditt DNA är låst i cellkärnor. Men medan kärn-DNA ärvs från båda föräldrarna och rekombineras med varje generation, är mitokondriellt DNA ärftligt enbart från din mor och kan förbli oförändrat i tiotusentals år. Som sådan är mitokondriellt DNA (även känt som "mitogenomet") ett viktigt verktyg för att spåra genetisk historia.
L0 är särskilt viktigt i detta avseende, eftersom alla levande människor tros stiga ned på deras moderlinje från kvinnan som först bar sekvensen, en hypotetisk kvinna som kallas "mitokondriell Eve." Idag finns L0-linjen vanligast i Khoisan-folket, två ursprungsgrupper som bor i södra Afrika. Många andra grupper av inhemska afrikaner bär mitokondriellt DNA som härstammar från denna släkt, men med subtila variationer. Genom att jämföra dessa variationer från grupp till grupp kan genetiker sammansätta en allmän tidslinje för när dessa forntida genetiska linjer divergerade.
I den nya studien sekvenserade forskarna cirka 200 L0 mitogenomer hos ursprungsbefolkningar som bodde runt södra Afrika. Jämfört med en databas med mer än 1 000 befintliga L0-sekvenser skapade datasatsen en av de mest omfattande ögonblicksbilder som någonsin tagits av hur den forntida släkt och dess närmaste utskjutare sprids runt södra Afrika idag. Denna distributionsdata gjorde det möjligt för teamet att uppskatta var och när mitokondriella Evas ättlingar först delades upp i separata, genetiskt distinkta grupper.
"Genom att använda det kan vi kartlägga vad vi tror är vårt mänskliga hemland," sade Hayes.
Detta hemland, föreslog forskarna, är Makgadikgadi, ett vidsträckt våtmark som är ungefär 46 000 kvadrat miles (120 000 kvadratkilometer) i område, eller ungefär dubbelt så mycket som Victoria Lake, Afrikas största sjö i dag. Teamet fann att mitokondriell Eve och hennes ättlingar bodde i denna region i cirka 30 000 år (från 200 000 till 170 000 år sedan) innan L0-linjen delades upp i sin första undergrupp.
"Detta säger att dessa tidiga människor måste ha stannat kvar i hemlandsregionen och inte lämnat" under den tiden, sade Hayes.
Den gröna vägen
Så varför lämnade våra gamla förfäder äntligen sitt hemland och förändrade deras genetiska öden under processen? Enligt studieförfattarna kan det ha varit fråga om klimatförändringar.
Med hjälp av klimatmodeller och sediment-kärnprover från området fann teamet att för ungefär 130 000 till 110 000 år sedan, ändrade regnmönster öppnade upp flera "gröna korridorer" av bebodd mark i öknen runt Makgadikgadi. Korridorer i nordväst och sydost om våtmarken kunde ha dragit migranter i dessa riktningar, vilket leder dem mot de områden där olika ursprungsgrupper fortfarande lever idag, skrev forskarna. Denna rörelse kunde tillräckligt förklara fördelningen av L0-undergrupper runt södra Afrika.
Vad det dock inte förklarar är den andra hälften av vår genetiska avstamning (den manliga halvan). Enligt Stringer finns det inte många bevis för att våra tidigaste manliga förfäder vandrade en väg som den som beskrivs här.
"När man tittar på den man-ärvda Y-kromosomen finns de mest avvikande linjerna som för närvarande är kända hos befintliga människor i västra Afrika, inte Sydafrika, vilket tyder på att våra Y-kromosomförfäder kan ha sitt ursprung därifrån," sade Stringer.
Studiens författare erkänner att moderna människor kan ha haft flera "hemland" där olika genetiska släktingar rotade; L0 är helt enkelt den bäst bevarade avstamningen, tack vare dess strängtliga ursprung. Så även om forskare nu kan vara närmare på att hitta den lilla Eden där mitokondriella Eve startade sin familj, är det fortfarande för tidigt att säga att vi alla hittat vårt hemland.
