Forscher der Universität Wien haben die DNA alter Menschen aus einer winzigen Bodenprobe extrahiert und entschlüsselt, die aus der El-Mirón-Höhle im Norden Spaniens stammt. Die Sedimentprobe, die etwa 22.000 Jahre alt ist, enthielt weder Knochen noch Zähne — nur mikroskopisch kleine Spuren genetischen Materials, die in der Sedimentschicht erhalten geblieben sind. Die Ergebnisse der Arbeit wurden in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht und erweitern nach Einschätzung von Experten die Möglichkeiten der Paläogenetik, indem sie das Studium alter Populationen dort ermöglichen, wo traditionelle Methoden versagen.

Eine Handvoll Erde statt Knochen

Das Hauptmerkmal der Studie ist die winzige Probenahme: Die Masse des Bodens überstieg nicht wenige Reiskörner. Um ein lesbares Signal zu erhalten, mussten Wissenschaftler die Probe 100 Mal hintereinander sequenzieren. Während des Prozesses filterte das Forschungsteam mehr als eine Milliarde DNA-Fragmente heraus, um minimale Spuren menschlichen genetischen Materials zu isolieren und eine moderne Kontamination der Probe auszuschließen. Die verbleibende genetische Information gelangte laut den Autoren vor Tausenden von Jahren durch Hautschuppen, Haare oder Blutstropfen von Menschen in das Sediment, die während der Kälteperiode der letzten Vereisung in Europa in der Höhle Schutz suchten.

Nukleare DNA statt mitochondrialer

Die angewandte Methode zur Extraktion von Sediment-DNA (sedaDNA) ermöglicht es, die Genetik alter Populationen selbst bei völligem Fehlen von Fossilien und Knochenresten zu untersuchen. Zuvor war es gelungen, hauptsächlich mitochondriale DNA aus dem Boden zu gewinnen, die ausschließlich über die mütterliche Linie vererbt wird und nur ein fragmentarisches Bild der Abstammungslinie liefert. Diesmal erhielten die Forscher gezielt nukleare DNA, die vollständige Informationen über die Vererbung von beiden Elternteilen enthält, was die Genauigkeit der Rekonstruktion von Herkunft und äußeren Merkmalen alter Menschen erheblich erhöht.

Dunkle Haut und männliches Übergewicht

Die Analyse des entschlüsselten genetischen Materials zeigte, dass in der El-Mirón-Höhle eine Gruppe von Menschen westlicher Abstammung mit dunkler Haut, dunklen Haaren und braunen Augen lebte. Unter den gefundenen genetischen Spuren überwogen Männer, was auf die Geschlechterzusammensetzung der Gruppe hinweist, die während der Kälteperiode im Unterschlupf verweilte. Diese Daten ermöglichen eine detailreichere Beschreibung des Aussehens und der sozialen Zusammensetzung der jungpaläolithischen Populationen im südwesteuropäischen Raum als bisher.

Populationsstabilität im südwestlichen Europa

Zur Bestimmung von Migrationsrouten verglichen die Autoren die gewonnenen Daten mit der DNA einer alten Frau aus Frankreich im Alter von 31.000 Jahren und einem Zahn aus Nordspanien im Alter von 25.000 Jahren. Vorherige Proben wiesen einen Anteil östlicher Abstammung auf, was auf eine Vermischung der Populationen an den entgegengesetzten Enden Europas vor dem Höhepunkt der Vergletscherung hindeutete. Die DNA aus der El-Mirón-Höhle mit einem Alter von 22.000 Jahren weist jedoch ausschließlich westliche Wurzeln auf. Nach Ansicht der Forscher deutet dies darauf hin, dass die Population im südwestlichen Europa im Zeitraum zwischen 30.000 und 20.000 Jahren vor heute relativ stabil blieb und keine vollständige Verdrängung durch andere Völker erfuhr.

Somit zeigt die Arbeit der Wiener Wissenschaftler, dass selbst mikroskopische Bodenproben vollständige nukleare genetische Informationen über alte Menschen enthalten können. Dies eröffnet neue Möglichkeiten zur Rekonstruktion von Migrationen, Äußerlichkeiten und der demografischen Geschichte von Populationen des letzten glazialen Maximums ohne Abhängigkeit von Knochenresten.