Die ersten Salmonellen
Landwirtschaft und Viehzucht brachten neue Krankheiten mit sich
Anhand der Genome des Bakteriums Salmonella enterica, das aus bis zu 6.500 Jahre alten Skeletten gewonnen wurden, gelang es einem internationalen Forschungsteam neue Belege für eine zentrale Hypothese für die Entwicklung von Krankheiten zu finden. Demnach begünstigte der Übergang von einer Jäger-Sammlerkultur zu Landwirtschaft und Viehhaltung die Entstehung von neuen, noch heute existierenden menschlichen Krankheitserregern .
Gefährliche Nähe: Schon lange vermutet die Forschung einen Zusammenhang zwischen dem Aufkommen von Ackerbau und Viehzucht und der Entwicklung von Krankheitserregern, die von Tieren auf Menschen überspringen. Die Analyse des Erbguts jahrtausendealter Salmonellen belegt erstmals diese These.
© Annette Günzel
Die Neolithische Revolution und mit ihr der Beginn der Landwirtschaft steht für einen der Schlüsselmomente in der Geschichte der Menschheit. Lange wurde vermutet, dass dies auch der Grund für das Aufkommen von vielen neuen menschlichen Krankheiten war.
In einer aktuellen Studie untersuchte ein Team um Felix M. Key, Alexander Herbig und Johannes Krause vom Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte menschliche Überreste aus dem westlichen Eurasien und rekonstruierte acht alte Genome von Salmonella enterica. Alle rekonstruierten Genome sind Teil einer verwandten Gruppe innerhalb der deutlich größeren Vielfalt des heutigen Salmonellenerregers. Die Ergebnisse beleuchten ein in der Vorgeschichte wahrscheinlich ernsthaftes Gesundheitsproblem und zeigen, wie sich der bakterielle Erreger über einen Zeitraum von 6.500 Jahren entwickelte.
Menschen, Schweine, und der Ursprung von Paratyphi C
Die Analyse ergab, dass die von den Landwirten und Viehzüchtern stammenden sechs Salmonellen-Genome Vorläufer des Bakterienstammes Paratyhpi C sind - ein Stamm, der speziell Menschen infiziert, aber mittlerweile nur noch selten vorkommt. Er löst typhusähnliche Symptome aus, die unbehandelt tödlich verlaufen können.
Die historischen Salmonellen hingegen waren wahrscheinlich noch nicht an den Menschen angepasst und infizierten Tiere sowie Menschen. Dies legt nahe, dass die neuen kulturellen Gewohnheiten, die mit der Einführung der Landwirtschaft einhergingen, die Entstehung dieser Vorläufer und damit menschenspezifischer Krankheiten erleichterten.
Bislang bestand die Annahme, dass sich der Salmonellen-Stamm vor 4.000 Jahren über domestizierte Schweine auf den Menschen ausbreitete. Die Entdeckung des Vorläuferstammes in mehr als 5.000 Jahre alten Skeletten lässt jedoch vermuten, dass dieser früher entstand als bislang angenommen und sich eventuell umgekehrt vom Menschen auf die Schweine ausbreitete. Die Autoren der Studie plädieren jedoch für die moderatere Hypothese, nach der sich sowohl die menschen- als auch die schweinespezifischen Salmonellen unabhängig aus unspezifischen Vorläufern innerhalb einer Umgebung von engem Kontakt zwischen Mensch und Tier entwickelten.
Die schwierige Suche nach historischen Krankheitserregern
Bei der Untersuchung von fossilen Funden ist es normalerweise schwierig zu erkennen, ob ein Individuum zu Lebzeiten mit einem Erreger infiziert war oder nicht. Denn nur wenige Krankheitserreger hinterlassen bleibende Spuren an menschlichen Überresten wie Knochen oder Zähnen. Um frühere Krankheitserreger dennoch sicher identifizieren und ihre Geschichte rekonstruieren zu können, nutzt die Forschung deshalb heute genetische Techniken.
In der aktuellen Arbeit half dem Team um Key ein neues computergesteuertes Verfahren, genannt HOPS, diese Hindernisse bei der Suche nach historischen Krankheitserregern in den metagenomischen Daten zu überwinden. „Mit unseren neu entwickelten Methoden gelang es uns, tausende archäologische Proben auf Spuren von Salmonellen-DNA zu untersuchen,“ erklärt Alexander Herbig, Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte.
Das Forschungsteam untersuchte insgesamt 2.739 menschliche Überreste und konnte daraus acht Salmonellen-Genome mit einem Alter von bis zu 6.500 Jahren konstruieren. Dies sind die bislang ältesten rekonstruierten bakteriellen Genome überhaupt.
Das Verhältnis zwischen untersuchten Proben und rekonstruierten Genomen verdeutlicht eine weitere Hürde im Bereich der historischen Pathogenforschung. Oftmals werden Hunderte von Proben benötigt, um nur ein einziges Genom eines Krankheitserregers entschlüsseln zu können. Im Fall der vorliegenden Studie konnte das Erbgut des Erregers aus den Zähnen der menschlichen Überreste gewonnen werden. Der Fund von S. enterica in den Zähnen legt nahe, dass die Personen an einer systemischen Salmonelleninfektion zum Zeitpunkt ihres Todes litten.
Die untersuchten Personen kamen aus verschiedenen europäischen Regionen, von Russland bis der Schweiz, und waren späte Jäger und Sammler, nomadische Viehzüchter oder frühe Ackerbauern. „Dieses breite zeitliche, geografische und kulturelle Spektrum ermöglichte es uns, erstmals mit Hilfe der Molekulargenetik, die Evolution von Krankheitserregern mit dem Aufkommen einer neuen menschlichen Lebensweise zu verknüpfen,“ erklärt Herbig.
Originalveröffentlichung
Felix M. Key et al.; "Emergence of human-adapted Salmonella enterica is linked to the Neolithization process"; Nature Ecology and Evolution; 2019
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