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Im kanadischen Permafrost haben Forschende ein außergewöhnliches Archiv mit bis zu 700.000 Jahre alter DNA entdeckt: den Kot urzeitlicher Erdhörnchen. Die versteinerten Hinterlassenschaften der kleinen Allesfresser enthalten nicht nur das Erbgut der Erdhörnchen selbst, sondern auch DNA-Spuren von Wollmammuts, Pferden, Bisons, amerikanischen Geparden, Hasen sowie von zahlreichen Pflanzen, Pilzen und Bakterien. Damit offenbaren sie einzigartige Einblicke in das Ökosystem der damaligen Zeit.
Die Klondike Goldfelder im Yukon-Territorium im Nordwesten Kanadas sind vor allem berühmt für ihre historischen Goldvorkommen, die Ende des 19. Jahrhunderts einen Goldrausch auslösten. Doch für die paläontologische und geologische Forschung birgt die Region ganz andere Schätze: In weiten Teilen besteht der Boden aus Permafrost, der teilweise seit hunderttausenden von Jahren nicht getaut ist und damit wertvolle Informationen über vergangene klimatische und ökologische Bedingungen bewahrt hat.
Alte DNA im Kot
Eine ganz besondere Art von „Zeitkapseln“ hat nun ein Team um Tyler Murchie vom Hakai Institute in Kanada analysiert: Aus dem Permafrost der Klondike Goldfelder bargen die Forschenden 13 versteinerte Kotproben von arktischen Erdhörnchen (Urocitellus parryii), die teils bis zu 700.000 Jahre alt sind. „Koprolithen, also urzeitliche Exkremente, können als zeitlich begrenzte biologische Momentaufnahme der Vergangenheit dienen, da sie eine Vielzahl von Biomolekülen und sogar alte DNA (aDNA) enthalten, darunter die aDNA ihres Urhebers, seiner Nahrung, seines Darmmikrobioms sowie die aDNA anderer Organismen aus seiner unmittelbaren Umgebung“, erklären Murchie und seine Kollegen.
Ebenso wie heutige arktische Erdhörnchen gruben auch ihre Vorfahren vor rund 700.000 Jahren bereits Höhlen und Gänge in den Boden. Dort sammelten sie ihre Nahrungsvorräte, darunter Pflanzen, Samen und Aas, und hinterließen außerdem ihre Ausscheidungen. Da der Permafrost ihre Bauten über viele Jahrtausende versiegelt und konserviert hat, ist das genetische Material bis heute erhalten geblieben. So konnten die Forschenden 18 mitochondriale Genome rekonstruieren, darunter zwölf von Erdhörnchen, drei von Pferden, zwei von Steppenbisons und eines von einem Schneeschuhhasen. Zudem fanden sie DNA-Spuren von Wollmammuts, amerikanischen Geparden, Wölfen und zahlreichen weiteren Tieren der damaligen Fauna. Außerdem identifizierten sie mehr als 200 verschiedene Pflanzengruppen sowie zahlreiche Bakterien.
Informationen über Ökosysteme, Verbreitung und Evolution
Da die untersuchten Koprolithe unterschiedlich alt sind – von etwa 17.000 bis 700.000 Jahren – lassen sich anhand der DNA-Analysen auch Veränderungen der urzeitlichen Ökosysteme feststellen. „Wir können den ökologischen Wandel beobachten, vom mittleren Pleistozän, als es ein Mammut-Steppen-Ökosystem gab, das von Gräsern und blühenden Kräutern dominiert wurde, bis hin zu den Ökosystemen, die wir heute haben, die eher von bewaldeten Landschaften geprägt sind“, erklärt Murchie.
Die Ergebnisse liefern zudem neue Informationen über die Evolution der arktischen Erdhörnchen. Demnach spaltete sich vor rund 700.000 Jahren eine zuvor unbekannte genetische Linie ab – lange bevor sich die meisten der heutigen Arten arktischer Erdhörnchen herausbildeten. Die nächsten Verwandten der damals im Yukon-Territorium heimischen Erdhörnchen kommen heute nur noch jenseits der Beringstraße in Sibirien vor.
„Diese Erkenntnisse helfen uns, die Ausbreitung im Zusammenhang mit dem Klimawandel und der Evolution zu verstehen“, sagt Co-Autor Hendrik Poinar von der McMaster University in Kanada. „Letztendlich können wir Gene untersuchen, die aufgrund des Klimawandels in der Vergangenheit selektiert wurden, und das könnte uns dabei helfen zu verstehen, wie sich Tiere heute an unser derzeitiges, sich erwärmendes Klima anpassen – oder auch nicht.“
Quelle: Tyler Murchie (Hakai Institute, Heriot Bay, British Columbia, Kanada) et al., Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-026-72977-6
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