Uralte Bakterien-DNA in Mammutfossilien gefunden

In Überresten von Mammuts haben Paläontologen die DNA verschiedener Mikroben gefunden und daraus die mikrobiellen Gemeinschaften rekonstruiert, die einst im Körper der Eiszeitgiganten lebten. Dieses Erbgut stammt von Bakterien, von denen einige vor Tausenden, andere sogar vor 1,1 Millionen Jahren gelebt haben. Damit handelt es sich um die weltweit ältesten bislang gefundenen Spuren mikrobieller DNA. Unter den Bakterien könnten Verdauungshelfer, aber auch Krankheitserreger gewesen sein, was Hinweise auf die Entwicklung und möglicherweise das Aussterben der Mammuts liefert.

Mammuts waren einst in Nordamerika, Asien und Europa weit verbreitet und lebten über Jahrtausende hinweg auf unserem Planeten, bis sie schließlich mit dem Ende der letzten Eiszeit vor etwa 4000 Jahren ausstarben. Ihre nächsten noch lebenden Verwandten sind die asiatischen Elefanten (Elephas maximus). Doch wie kam es zum Mammutsterben und wie haben sich die großen Dickhäuter vorher entwickelt? Wovon ernährten sich die Eiszeitgiganten in ihrem kalten Lebensraum und von welchen Pandemien wurden sie heimgesucht? Diese Fragen sind bis heute nur in Teilen geklärt.

Weitere Hinweise dazu haben nun Forschende um Benjamin Guinet vom Zentrum für Paläogenetik in Stockholm zusammengetragen. Dafür analysierten sie 483 Fossilproben von Woll- und Steppenmammuts (Mammuthus primigenius und Mammuthus trogontherii). Die Zähne, Knochen und Hautreste wurden unter anderem im Yukongebiet Alaskas und in Sibirien gefunden und sind zwischen 1,1 Millionen und 4607 Jahren alt. Guinet und seine Kollegen fokussierten ihre Analysen auf die DNA der in den Mammutproben enthaltenen Mikroorganismen und werteten diese mithilfe bioinformatischer Techniken aus. So konnten sie unterscheiden, welche Mikroben bereits zu Lebzeiten der Mammuts in deren Körper existierten und welche erst nach dem Tod der Mammuts in ihre Überreste eindrangen.

Ältestes Bakterien-Erbgut in Mammutfossil gefunden

Die Paläogenetiker identifizierten so 310 Mikrobenarten, die die Mammut-Überreste überwiegend erst post-mortem besiedelten, darunter Umweltbakterien wie Gelidibacter, Nitrobacter und Sulfuricella. Unter den Funden waren aber auch Mikroorganismen aus sechs Gruppen, die einst in den lebenden Mammuts vorkamen und diese als Wirt nutzten. Zu diesem Mikrobiom gehörten demnach unter anderem Bakterien der Gattungen Actinobacillus, Pasteurella, Streptococcus und Erysipelothrix. Einige dieser Bakterien fanden die Forschenden in mehreren Mammutproben jüngeren und deutlich älteren Datums. Das deutet darauf hin, dass diese mikrobiellen Abstammungslinien über Hunderttausende von Jahren hinweg mit Mammuts koexistierten. Unter den Funden war auch das Teilgenom eines Bakteriums der Gattung Erysipelothrix, das Guinet und seine Kollegen aus einem 1,1 Millionen Jahre alten Steppenmammut isolierten. Damit handelt es sich um die älteste jemals geborgene DNA einer Mikrobe, die in einem Wirt lebt.

Unter den Bakterien waren Verwandte von heutigen Mikroben sowie Arten ohne noch lebende Vettern. Beispielsweise fanden die Forschenden uralte Verwandte von Mikroben, die heute im Verdauungstrakt von Schweinen und Rindern vorkommen und ihnen bei der Fermentation von pflanzlicher Nahrung helfen. Bei den pflanzenfressenden Mammuts könnten diese Bakterien eine ähnliche Aufgabe übernommen haben. Allerdings lebten die eiszeitlichen Mikroben wahrscheinlich eher im Maul als im Darm der Mammuts, da sie nur in Backenzähnen, aber keinen anderen Fossilien gefunden wurden. Die genaue Funktion dieser und der meisten anderen identifizierten Mammut-Mikroben bleibt unklar, betont das Team. Einige Mikroben könnten auch Krankheitserreger gewesen sein, wie genomische Vergleiche mit dem Mikrobiom heutiger Dickhäuter nahelegen. Eines der gefundenen Bakterien ist beispielsweise eng mit einem Krankheitserreger verwandt, der bei heutigen afrikanischen Elefanten (Loxodonta africana) zu tödlichen Infektionen führt. Ob die entdeckten Mikroben einst ähnliche Infektionen bei Mammuts auslösten, lässt sich aber nicht mit Sicherheit sagen, da die DNA-Proben teilweise beschädigt waren und nur wenige Vergleichsdaten vorliegen.

Einblick in Co-Evolution von Tieren und ihrem Mikrobiom

Mit den Genomdaten können die Forschenden nun besser rekonstruieren, welche Mikroben einst im Körper von Mammuts lebten und wie diese die Evolution ihrer Wirte beeinflussten. „Unsere Ergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten, um zu erforschen, wie sich wirtsassoziierte Mikroben parallel zu ihren Wirten entwickelt haben“, sagt Guinet. Mit der Technik lassen sich aber nicht nur die Genome von Mammuts erforschen, sondern auch das Erbgut anderer ausgestorbener Tierarten und ihrer mikrobiellen Gemeinschaften. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass uralte Überreste biologische Erkenntnisse weit über das Wirtsgenom hinaus bewahren können, was uns Perspektiven darüber eröffnet, wie Mikroben Anpassung, Krankheit und Aussterben in pleistozänen Ökosystemen beeinflusst haben“, sagt Seniorautor Tom van der Valk vom Zentrum für Paläogenetik.

Quelle: Benjamin Guinet (Zentrum für Paläogenetik) et al.; Cell, doi: 10.1016/j.cell.2025.08.003

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© wissenschaft.de – Claudia Krapp