Tropen-Zeitmaschine: Mit einem Teelöffel Schlamm in die Vergangenheit

Lange Zeit herrschte in der Wissenschaft die Annahme vor, dass das feucht-warme Klima der Tropen und Subtropen die Erhaltung alter Erbinformationen unmöglich mache. Eine aktuelle Übersichtsarbeit widerlegt dieses Dogma jedoch. Sie zeigt auf, dass Umwelt-DNA in tropischen Sedimenten über Jahrtausende – in Einzelfällen sogar bis zu einer Million Jahre – überdauern kann. Die Autor*innen sehen in dieser Methode ein revolutionäres Instrument, um nicht nur den Biodiversitätsverlust und die Klimaresilienz besser zu verstehen, sondern auch neue Erkenntnisse über die Menschheitsgeschichte zu gewinnen. Damit diese Forschung ethisch und effektiv gelingt, plädiert das Team zudem eindringlich für den Ausbau lokaler Forschungskapazitäten und eine enge Kooperation mit Partnern in tropischen Ländern.

Die tropischen und subtropischen Regionen unserer Erde sind von herausragender ökologischer Bedeutung, da sie die artenreichsten Ökosysteme beheimaten. Hier konzentrieren sich nicht nur 80 Prozent der weltweiten Biodiversitätshotspots, sondern auch mehr als die Hälfte aller bedrohten Tier- und Pflanzenarten. Über die biologische Vielfalt hinaus spielt dieser Raum eine zentrale Rolle für die Menschheit, wie Prof. Dr. Miklós Bálint erläutert: „Auch unsere eigene Geschichte ist eng mit den Tropen verknüpft. Vor rund 300.000 Jahren entstand im tropischen Afrika der moderne Mensch, Homo sapiens sapiens, und breitete sich von dort über den gesamten Globus aus. Heute leben über 41 Prozent der Weltbevölkerung in den Tropen und Subtropen“. Trotz dieser Relevanz gab es in der Vergangenheit methodische Lücken in der Analyse dieser Gebiete. Bálint fährt fort: „Dennoch hat lange ein entscheidendes Werkzeug zur Erforschung dieser Regionen gefehlt: alte Umwelt-DNA.“

Neue Potenziale der Umwelt-DNA-Analyse

Unter alter Umwelt-DNA (aeDNA) versteht man Fragmente genetischen Materials von Pflanzen, Tieren, Mikroorganismen oder Menschen, die über lange Zeiträume in der Natur überdauert haben. Im Gegensatz zur klassischen DNA-Analyse wird diese aeDNA nicht direkt aus einem Organismus isoliert. Sie wird aus Umweltproben wie Boden, Sedimenten, Wasser, Eis oder Permafrost gewonnen. In der Wissenschaft galt bisher die feste Überzeugung, dass die extremen Bedingungen in den Tropen und Subtropen – insbesondere Hitze und Feuchtigkeit – einen zu schnellen Abbau bewirken, um verwertbare Spuren zu hinterlassen. Aus diesem Grund konzentrierte sich die Forschung bisher fast ausschließlich auf kalte und trockene Gebiete in Europa, Nordamerika, Asien und der Arktis.

„Wir haben die biologische Geschichte der wichtigsten Ökosysteme der Erde allerdings aufgrund einer Annahme ignoriert, die sich als nur teilweise zutreffend herausstellt“, erklärt Bálint kritisch. Er weist darauf hin, dass die Erhaltungschancen weitaus besser sind als vermutet: „Unsere neuen Erkenntnisse zeigen, dass alte Umwelt-DNA in den Tropen und Subtropen in überraschend langen Zeiträumen überdauern kann, wenn wir an den richtigen Orten suchen, wie beispielsweise in Seesedimenten oder sauerstoffarmen Sümpfen.“

Die verborgenen Chroniken der Umwelt-DNA

Die Potenziale dieser Forschung sind weitreichend, wie Dr. Justine Nakintu erläutert: „In unserer Studie führen wir mehrere beeindruckende Beispiele dafür auf, was diese genetischen ‚Zeitmaschinen’ alles enthüllen können.“ Die Erstautorin verweist auf konkrete Funde: „Im Lake Towuti in Indonesien entdeckten Forschende zum Beispiel DNA von Pflanzen, die bis zu einer Million Jahre alt sind. In anderen Regionen wurde aeDNA genutzt, um die Ausbreitung der Landwirtschaft vor 5.300 Jahren und sogar die Geschichte von Krankheitserregern nachzuzeichnen“, so Nakintu.

Besonders in Mexiko lieferte die Analyse bereits präzise historische Einblicke. So belegte aeDNA aus menschlichen Knochen die Präsenz der Syphilis im 17. und 19. Jahrhundert, während Salmonella enterica-Bakterien als Auslöser der verheerenden „Cocolitzli“-Epidemie im 16. Jahrhundert identifiziert wurden. Künftig könnte die Methode sogar klären, ob Epidemien hinter dem plötzlichen Zusammenbruch menschlicher Populationen in Zentralafrika zwischen 400 und 600 n. Chr. stecken.

Für die Anthropologie eröffnet dies völlig neue Wege. „Die Methode ermöglicht zudem eine präzisere Rekonstruktion der Ursprünge und der weiteren Entwicklung der menschlichen Geschichte. Ein Mensch besitzt maximal 210 Knochen und 32 Zähne – die meisten davon werden nie fossil erhalten bleiben. Gleichzeitig produziert derselbe Mensch während seines Lebens Millionen von DNA-Spuren, die weitaus häufiger in der Umwelt hinterlassen werden“, fügt Bálint hinzu. Nakintu ergänzt abschließend: „Dieses Werkzeug ermöglicht es uns auch zu sehen, wie tropische Arten in der Vergangenheit auf Klimaveränderungen reagierten – was wiederum entscheidende Informationen für ihren Schutz in der Zukunft liefert. Wir können nun ganze Gemeinschaften von Pflanzen und Tieren aus einem Teelöffel Schlamm rekonstruieren, ohne seltene Fossilien finden zu müssen.“

Wissen exportieren statt nur Proben

Trotz der Tatsache, dass die Tropen den Großteil der weltweiten biologischen Vielfalt beherbergen, ist die Infrastruktur für die Analyse alter Umwelt-DNA höchst ungleich verteilt: Die meisten spezialisierten Labore befinden sich derzeit in Europa, Nordamerika und Asien. Die Autor*innen der Studie sehen in der Überbrückung dieser geografischen Kluft jedoch eine einzigartige Chance, die Qualität der Forschung auf einer „glokalen“ Ebene – also einer Verbindung aus globaler Expertise und lokalem Wissen – zu steigern. Durch den gezielten Aufbau von Kooperationen, Laboreinrichtungen und Trainingsprogrammen direkt in tropischen Ländern könnten Analysen nicht nur beschleunigt, sondern auch entscheidend tiefere Einsichten gewonnen werden.

„Wenn wir die tropische Biodiversität wirklich verstehen wollen, müssen wir Wissen exportieren, nicht nur Proben“, betont Nakintu mit Nachdruck. Sie fasst die Vision einer gerechteren Wissenschaftslandschaft zusammen: „Dieser Ansatz verwandelt wissenschaftliche Forschung in eine gegenseitig vorteilhafte Partnerschaft. Er erweitert die globale Forschungskapazität, diversifiziert die Fragestellungen von Forschenden und stellt sicher, dass die Geschichte dieser wichtigen Ökosysteme von den Menschen rekonstruiert wird, die mit ihnen leben.“

Quelle

Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung (01/2026)