Das Zahnstein-Orakel

Mark Honigsbaum: Was ist eigentlich Archäogenetik?

Christina Warinner: Wir untersuchen genetische und proteomische Überbleibsel – Biomoleküle, die sich in archäologischen Funden erhalten haben: In Knochen, Zähnen und sogar in Weichteilen von Mumien. Die Moleküle können von Menschen, Tieren, Pflanzen oder Bakterien stammen. Meine Arbeit besteht darin, Proteine und DNA zu gewinnen und so das Verhältnis von Krankheit, Ernährung und Umwelt zu untersuchen.

Warum suchen Sie ausgerechnet im Zahnbelag?

Genau genommen befasse ich mich mit versteinerten Zahnbelägen, also mit Zahnstein. Er besteht zum Teil aus mineralisierten Ablagerungen von Schmutz und Essensresten. Beim Zahnarzt werden heute im Durchschnitt 10 bis 30 Milligramm Zahnstein entfernt. Vor dem Aufkommen der modernen Zahnpflege konnten sich im Laufe eines Lebens hingegen bis zu 600 mg ansammeln. Er enthält Pollen, pflanzliche Stärkereste, Körner, Tiermuskeln, Bakterien und sogar menschliche DNA.

Wir können also von Glück sagen, dass unsere Vorfahren keine Zahnseide benutzt haben?

Für Archäologen ist es ein Segen. Im Plaque lagern sich Elemente aus Mund, Atemwegen und Verdauungstrakt ab. Der Belag enthält viele Arten von Bakterien, die die Mund- und Nasenhöhle bevölkerten. Wir haben auch Immunproteine gefunden, die im Zusammenhang mit Ent-zündungen und Infekten stehen. Zahnstein ist wie eine Zeitkapsel mit einer erstaunlichen Menge an DNA: In Relation zum Gewicht finde ich 1.000-mal mehr DNA in versteinertem Zahnstein als in Knochen.

Was können wir daraus lernen?

Jede Probe enthält mehrere Hundertmillionen DNA-Fragmente, die von 2.000 bis 4.000 verschiedenen Arten von Bakterien stammen, je nachdem, wie man diese Arten definiert. Indem wir die DNA sequenzieren und nach den Teilen suchen, die sich überschneiden, können wir schrittweise die Gene in Erfahrung bringen, die Krankheitserreger nutzen, um unsere Zellen anzugreifen und unser Immunsystem zu umgehen. So können wir die Ursprünge und die Evolution der Gesundheit des Menschen und seiner Erkrankungen in Erfahrung bringen, bis hin zum genetischen Code der einzelnen Krankheitserreger, und ein detailliertes Bild der dynamischen Wechselbeziehung zwischen Ernährung, Infektion und Immunität vor tausend Jahren rekonstruieren.

Wir finden nicht nur Bakterien, die Entzündungen des Zahnfleisches verursachen, sondern auch solche, die mit Infektionen der Atemwege und des unteren Verdauungstraktes in Verbindung gebracht werden. Das legt nahe, dass einige der untersuchten Personen verunreinigtes Wasser getrunken haben.

Sie interessieren sich auch für alte Salzminen …

Die Minen befinden sich in Chehr Abad im Nordwesten des Iran. Ich interessiere mich für die Minenarbeiter, deren Körper im vierten Jahrhundert vor unserer Zeitrechnung in Salz mumifiziert wurden, als die Minen einstürzten. Den ägyptischen Mumien hat man alle inneren Organe entnommen, bei einigen iranischen Mumien scheinen hingegen Weichteile erhalten zu sein. Wir hoffen, dass sie den Beweis für ein vererbliches genetisches Merkmal liefern, das als G6PD-(Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase)-Mangel bekannt ist und zu Blutarmut führt. Im Iran kommt es heute häufig vor. Wie die Sichelzellenanämie, die für gewöhnlich in Afrika auftritt, schützt auch G6PD-Mangel gegen Malaria. Sollte er sich in den Mumien nachweisen lassen, wäre das ein starkes Indiz dafür, dass es in dieser Region schon in der Frühzeit Malaria gab.

Kann Zahnstein auch Aufschluss darüber geben, warum manche Menschen keine Milch vertragen?

Ja, das kann er. Laktose-Intoleranz ist bei Menschen ein natürlicher genetischer Zustand. Wie alle Säugetiere sind wir darauf programmiert, mit Ende der Kindheit die Fähigkeit zur Verdauung von Milch zu verlieren. Das ist Teil des Entwöhnungsprozesses. Aber es gibt fünf Gruppen von Menschen auf der Welt, die unabhängig voneinander Mutationen in denjenigen Genen entwickelt haben, die diesen Prozess regulieren, sodass sie ihr ganzes Leben hindurch Laktose produzieren. Sie finden sich in Europa, Saudi-Arabien und Afrika und allen ist eine lange Geschichte des Wanderhirtentums mit Kühen, Kamelen und Ziegen gemeinsam. Iran ist deswegen so interessant, weil sich dort keinerlei Hinweis auf die arabische Variante der Laktose-Toleranz findet, sondern lediglich auf die europäische. Wir würden gerne wissen, ob das in der Vergangenheit auch so war.

Reicht es dafür aus, das menschliche Genom zu studieren?

Nein. Erkrankungen wie Parodontose, Herzleiden, Allergien oder Diabetes weisen alle eine entwicklungsgeschichtliche Komponente auf, die damit zu tun hat, dass wir heute in einer anderen Umgebung leben als die, in der unsere Körper entstanden sind. Um diese Krankheiten zu verstehen, müssen wir einen ganzheitlichen Ansatz verfolgen, der Ernährung und Umwelt mit einbezieht und nicht nur den Körper selbst betrachtet, sondern auch die Mikroben, von denen wir bewohnt werden – schließlich sind es zehnmal so viele, wie wir Zellen haben!

Wie könnten wir in Zukunft von Ihren Ergebnissen profitieren?

Die übermäßige Verwendung von Antibiotika lässt Bakterien schneller Resistenzen bilden, als wir neue Medikamente herstellen können. Es könnte sein, dass wir es mit Bakterien zu tun bekommen, gegen die wir uns ausschließlich mit unserem eigenen Immunsystem zur Wehr setzen können.

Darüber hinaus nimmt man an, dass viele Verdauungsstörungen den modernen Herstellungsverfahren von Lebensmitteln geschuldet sind, die das bakterielle Gleichgewicht in unserem Darm durcheinander bringen. Wir versuchen herauszufinden, welche Bakterien einmal im menschlichen Darm zu Hause waren und wie sie ein Gleichgewicht bildeten, das der Gesundheit förderlich war.