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Erbgut und Archäologie:Wenn tote Tiere sprechen

Mammut

DNA-Analysen können beispielsweise zeigen, wie nah heutige Elefanten mit Mammuts verwandt sind.

(Foto: Unterhitzenberger)
  • Die Paläogenetik verändert die kulturwissenschaftlich orientierte Archäologie grundlegend. In ihrem Mittelpunkt steht das Erbgut ausgestorbener Arten und menschlicher Vorfahren.
  • Das Verfahren erlaubt völlig neue Einblicke in Evolution und Geschichte, etwa wie die Vorfahren des Menschen die Erde besiedelt haben.
  • Andere Archäologen üben jedoch auch Kritik: Sie befürchten, die Suche in alter DNA könne zu voreiligen Schlüssen über Ethnien und ihre Herkunft verleiten.

Es ist noch gar nicht lange her, da streiften sonderbare Pferde durch die Graslandschaften Südafrikas. Auf Hals, Schultern und vorderem Rumpf trugen die Tiere zwar die typischen Streifen eines Zebras. Aber der Rest ihres Fells war bräunlich gefärbt - als hätte sie jemand zur Hälfte falsch angemalt. Einheimische nannten die Sonderlinge Quaggas. Noch zu Beginn des 19. Jahrhunderts konnte man die exotischen Huftiere auf vielen Feldern sehen. Zumindest so lange, bis die große Jagd auf sie begann.

Das letzte Tier starb 1883 im Zoo von Amsterdam. Das Quagga ist deshalb bis heute als tragisches Beispiel einer Spezies bekannt, die rücksichts- und gedankenlos ausgerottet wurde. Nur weil sie dort lebte, wo der Mensch sich ausbreiten wollte. Weniger bekannt ist, dass ein paar 140 Jahre alte, erhaltene Fleischreste dieser Tiere in den 1980er-Jahren eine Revolution auslösten. Eine Revolution, die inzwischen nicht nur die biologische Ahnenforschung komplett umgekrempelt hat. Die sogenannte Paläogenetik beginnt allmählich auch, die kulturwissenschaftlich orientierte Archäologie grundlegend zu verändern. In ihrem Mittelpunkt steht das Erbgut ausgestorbener Arten und menschlicher Vorfahren. Es erlaubt völlig neue Einblicke in Evolution und Geschichte.

Paläogenetik

Die neue Welt der Erbgutanalyse

Einer der jungen Vertreter dieser neuen Disziplin sitzt an einem unwirtlichen Novembervormittag in seinem Büro an der Universität Potsdam. Der Raum hat eine Glastür und kein Vorzimmer. Man kann vom Flur aus zuschauen, wie der Mann mit T-Shirt und zum Zopf gebundenen Haaren lacht und mit Studenten diskutiert. Der Mann heißt Michael Hofreiter und ist seit fünf Jahren Professor für Evolutionäre Adaptive Genomik in Potsdam. Seine Forschungsobjekte stehen in Miniaturformat auf dem Schreibtisch. Es sind Tiere, die es schon lange nicht mehr gibt: Das Mammut, die ersten Hühnerrassen, Urzeitpferde, das vor 11 000 Jahren ausgestorbene langhalsige Lama, dessen Fossilien Charles Darwin noch selbst aus dem lateinamerikanischen Boden schabte. Lauter Schicksalsgenossen des Quagga, von denen außer Knochen nicht mehr viel übrig ist. Doch das reicht für Hofreiter, denn meistens steckt in den Überresten genug von dem, was er braucht: ancient DNA, altes Erbgut. Es ist die Zeitmaschine, die Forscher immer weiter zurück in die Vergangenheit reisen lässt.

Der Mann, mit dem der Kult um die alte DNA vor 34 Jahren eigentlich begann, hieß Allan C. Wilson. Der Biochemiker an der University of California in Berkeley ließ sich getrocknete Muskel- und Bindegewebsfetzen des Quagga aus dem Mainzer Naturkundemuseum schicken. Er wollte versuchen, genetisches Material aus dem noch relativ jungen Gewebe zu isolieren. Im November 1984 veröffentlichte Wilson dann im angesehenen Wissenschaftsjournal Nature, wie sein Team erstmalig Erbsubstanz einer ausgestorbenen Art gewonnen und analysiert hatte. Zwar handelte es sich um sogenannte mitochondriale DNA, die außerhalb des Zellkerns liegt und nur gut drei Dutzend Gene umfasst. Dennoch war der knappe Beitrag der erste dokumentierte Beleg, dass DNA in totem Material überdauern kann - in diesem Fall immerhin 140 Jahre lang.

DNA-Spuren stecken überall. Auch in den Knochen eines 700 000 Jahre alten Urpferds

Bis heute feiern Vertreter der Paläogenetik das Datum der Veröffentlichung in Nature als die Geburtsstunde der Paläogenetik. Eine fast gleichzeitig in der DDR veröffentlichte Arbeit über DNA aus Tausende Jahre alten Mumien blieb zunächst unbeachtet. Ein Ägyptologe aus Skandinavien hatte sich das Material besorgt und neben seiner Dissertation an der Universität Uppsala meist nachts und an Wochenenden daran geforscht. Sein Name: Svante Pääbo. Der Schwede, der heute zu den Großmeistern der Paläogenetik zählt, war damals noch jung und unbekannt. Doch als er seine Ergebnisse 1985 erneut publizierte, dieses Mal in Nature, erregte der Wissenschaftler große Aufmerksamkeit und ging zu Wilson nach Berkeley. Weitere Forscher begannen, in verschiedenen alten Geweben und Knochen nach DNA zu suchen. Einige versuchten sogar, seit Jahrmillionen in Bernstein eingeschlossenes Insektenerbgut zu analysieren. Wilsons Quagga und Pääbos Mumien hatten enorme Begehrlichkeiten geweckt, sie lösten einen Hype um alte DNA aus. Nur über die Haltbarkeit des Erbmoleküls wusste man wenig. Erst recht fehlten die nötigen Techniken, um alte DNA wirklich lesbar zu machen.

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"Alte DNA bringt eine Reihe von Problemen mit sich, die es in der Analyse von moderner DNA nicht gibt", erklärt Hofreiter, der bei Pääbo studiert hat. Da ist zunächst die Kontamination. Selbst gute Proben bestehen zu einem großen Teil aus bakterieller DNA, von der die gesuchten Erbgutfragmente unterschieden werden müssen. In Proben aus menschlichen Knochen haben sich Verunreinigungen durch die DNA der Experimentatoren als problematisch erwiesen. Werden Forscher in diesem Erbgutsalat dennoch fündig, haben sie es mit Bruchwerk zu tun, das bis 2005 schwer zu analysieren war. Erst das sogenannte Next Generation Sequencing ermöglichte es, auch sehr kurze Stücke DNA auszuwerten.

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