Antike Skelette geben Hinweise auf moderne medizinische Geheimnisse

Multiple Sklerose, eine Autoimmunerkrankung, von der 2,9 Millionen Menschen betroffen sind, stellt ein biologisches Rätsel dar.

Viele Forscher vermuten, dass die Krankheit durch ein Virus namens Epstein-Barr ausgelöst wird, das dazu führt, dass das Immunsystem die Nerven angreift und Patienten Schwierigkeiten beim Gehen oder Sprechen bereiten kann. Aber das Virus kann nicht die ganze Geschichte sein, denn fast jeder infiziert sich irgendwann im Leben damit.

Eine neue Studie fand eine mögliche Lösung für dieses Paradoxon in den Skelettresten eines verlorenen Nomadenstammes, der vor 5.000 Jahren Vieh in den Steppen Westasiens hütete. Es stellte sich heraus, dass die Nomaden genetische Mutationen trugen, die sie höchstwahrscheinlich vor den von ihren Tieren übertragenen Krankheitserregern schützten, aber auch ihr Immunsystem empfindlicher machten. Die Studie legt nahe, dass diese Gene die Nachkommen der Nomaden anfällig für eine außer Kontrolle geratene Immunantwort machten.

Der Befund ist Teil einer größeren, beispiellosen Anstrengung, zu verstehen, wie die evolutionäre Vergangenheit die Gesundheit lebender Menschen geprägt hat. Forscher analysieren Tausende Genome von Menschen, die vor etwa 3.000 bis 11.000 Jahren zwischen Portugal und Sibirien sowie zwischen Norwegen und dem Iran lebten. Sie hoffen, die genetischen Wurzeln nicht nur von Multipler Sklerose, sondern auch von Diabetes, Schizophrenie und vielen anderen modernen Krankheiten aufzuspüren.

„Wir heben die antike menschliche Genomik auf eine ganz neue Ebene“, sagte Eske Willerslev, Genetikerin an der Universität Kopenhagen, die die Bemühungen leitete.

Die Forscher veröffentlichten die Multiple-Sklerose-Studie sowie drei weitere Arbeiten zur Genetik und Gesundheit antiker Völker am Mittwoch in der Fachzeitschrift Nature.

Seit mehr als einem Jahrzehnt ziehen Dr. Willerslev und andere Forscher DNA aus alten menschlichen Knochen. Durch den Vergleich des überlebenden genetischen Materials mit dem lebender Menschen konnten die Wissenschaftler einige der bedeutendsten Migrationen von Menschen auf der ganzen Welt verfolgen.

Sie haben beispielsweise die Wanderung der Bauern aus der heutigen Türkei durch ganz Europa aufgezeichnet, die vor etwa 8.000 Jahren begann. Diese frühen Bauern trafen auf europäische Jäger und Sammler, die seit mehr als 30.000 Jahren auf dem Kontinent lebten. An einigen Orten verschwand die DNA von Jägern und Sammlern nach der Ankunft der Bauern aus den Skeletten, was auf gewaltsame Konflikte schließen lässt. An anderen Orten vermischten sich die beiden Populationen so weit, dass spätere Generationen gemischter Abstammung entstanden.

Bis zur nächsten großen Migrationsverschiebung vergingen Tausende von Jahren. Vor etwa 5.000 Jahren begann die europäische DNA die genetischen Signaturen einer Gruppe von Hirten zu zeigen, die in den Steppen namens Yamnaya lebten, die sich von der Ukraine bis Kasachstan erstreckten.

Die Yamnaya reisten auf Pferden und in Wagen über Hunderte von Meilen Grasland und hüteten unterwegs Kühe, Ziegen und Schafe. Auch ohne Bauernhöfe oder Städte gediehen sie jahrhundertelang und begruben ihre Toten mit Gold und Schmuck.

In der Bronzezeit weiteten die Jamnaja ihr Territorium aus und erstreckten sich über weite Teile Asiens und Europas. Dr. Willerslev und seine Kollegen haben herausgefunden, dass die Gruppe in Europa oft die Bauern auslöschte, denen sie begegnete, obwohl sie an manchen Orten auch friedliche Beziehungen unterhielten.

Heutzutage können die Menschen in Nordeuropa den Großteil ihrer Abstammung auf die Yamnaya zurückführen. Weiter südlich ist die Yamnaya-Abstammung weniger verbreitet. Stattdessen haben die Menschen dort eher Vorfahren von Bauern aus dem Nahen Osten und den früheren Jägern und Sammlern Europas.

Dr. Willerslev und seine Kollegen fragten sich, welche genetischen Variationen jede alte Gruppe in sich trug und wie sie sich auf ihre Gesundheit auswirkten. Um das herauszufinden, untersuchten die Forscher einige ihrer lebenden Nachkommen.

Sie nutzten die UK Biobank, eine riesige Datenbank mit DNA und medizinischen Informationen. Die meisten der 433.395 Freiwilligen, die die Wissenschaftler untersuchten, wurden in Großbritannien geboren, aber 24.511 wurden in anderen Ländern geboren.

Die Forscher konnten Tausende genetischer Varianten in der Datenbank mit erhöhten Risiken für eine Vielzahl von Krankheiten in Verbindung bringen. Anschließend verglichen sie die DNA der Freiwilligen mit den genetischen Fragmenten antiker Skelette.

Eine Analyse ergab, dass beispielsweise Jäger und Sammler aus Westeuropa viele der Varianten in sich trugen, die das Risiko für hohen Cholesterinspiegel, Bluthochdruck und Diabetes erhöhen. Ein anderer zeigte, dass die alten Bauern im Nahen Osten eine hohe Belastung durch Varianten im Zusammenhang mit Angstzuständen und anderen Stimmungsstörungen hatten.

Diese Erkenntnisse bedeuten nicht unbedingt, dass diese alten Menschen unter diesen Krankheiten litten. Genetische Varianten stellen die Falle dar, aber es ist oft die Umwelt, die sie öffnet.

Diabetes zum Beispiel kommt in der modernen Welt immer häufiger vor, unter anderem aufgrund der billigen, zuckerhaltigen Lebensmittel, die einen immer größeren Teil unserer Ernährung ausmachen. In früheren Jahrhunderten hatten Hochrisikogene für Diabetes möglicherweise keine Gelegenheit, die Krankheit auszulösen.

In einigen Fällen, so stellten Dr. Willerslev und seine Kollegen fest, verschafften diese genetischen Varianten den alten Völkern einen Überlebensvorteil.

Die Varianten, die beispielsweise das Risiko für Multiple Sklerose erhöhen, wurden bei den Yamnaya immer häufiger. Die Nomaden, die sie trugen, scheinen mehr Nachkommen gehabt zu haben als diejenigen, die sie nicht trugen.

„Diese Varianten, die heute das hohe Risiko für Multiple Sklerose verursachen, müssen in der Vergangenheit einen Nutzen gehabt haben“, sagte Dr. Willerslev.

Die neuen Studien geben einige starke Hinweise darauf, was dieser Vorteil ist. Einige der Skelette enthielten nicht nur DNA von Menschen, sondern auch von krankheitserregenden Viren und Bakterien. Viele dieser Krankheitserreger kamen weder bei Jägern und Sammlern noch bei den ersten Bauern Europas vor. Aber die Yamnaya-Überreste enthielten die genetischen Signaturen einer Reihe von Krankheitserregern, darunter auch desjenigen, der die Pest verursachte.

„Diese Varianten scheinen eine Art Schutz vor Infektionskrankheiten zu bieten“, sagte Dr. Willerslev.

Mehrere Studien zur Multiplen Sklerose legen nahe, dass die Varianten, die das Krankheitsrisiko erhöhen, auch den Angriff des Immunsystems auf Viren und Bakterien aggressiver machen.

Dr. Willerslev und seine Kollegen argumentierten, dass die Yamnaya anfälliger für Tierkrankheiten seien als frühere Menschen. Die Yamnaya waren für Fleisch und Milch auf Tiere angewiesen und standen auf ihrem Weg durch die Steppe in ständigem Kontakt mit ihren Herden.

Diese Bedingungen boten eine neue Möglichkeit für Krankheiten, auf den Menschen überzuspringen. Als Reaktion darauf entwickelten die Yamnaya immunbezogene Gene, die ihnen dabei halfen, die neuen Feinde abzuwehren.

„Sie haben wirklich überzeugende Argumente vorgebracht“, sagte Yassine Souilmi, Genomwissenschaftlerin an der Universität Adelaide in Australien, über Dr. Willerslev und seine Kollegen. „Ich wäre schockiert, wenn weitere experimentelle Tests nicht mit ihren Schlussfolgerungen übereinstimmen.“

Dr. Lars Fugger, ein Multiple-Sklerose-Experte an der Universität Oxford, der mit Dr. Willerslev an den neuen Studien zusammengearbeitet hat, sagte, dass die Krankheit möglicherweise erst in den letzten Jahrzehnten verbreitet geworden sei. In der heutigen Umgebung, in der es weniger Infektionskrankheiten als in den vergangenen Jahrhunderten gebe, sei es wahrscheinlicher, dass ein starkes Immunsystem fehlschlägt und den eigenen Körper angreife, sagte er.

„Viele von uns leben in einer blitzsauberen Umgebung“, sagte Dr. Fugger. „Das Gleichgewicht ist nicht mehr da.“

Das Verständnis der evolutionären Wurzeln der Multiplen Sklerose könnte Forschern zu besseren Behandlungsmöglichkeiten für die Krankheit verhelfen. Derzeit sind Medikamente, die das Immunsystem unterdrücken, die einzigen wirksamen Behandlungsmethoden für die Erkrankung. Für Dr. Fugger scheinen diese Medikamente stumpfe Instrumente gegen einen fein ausbalancierten Teil unserer Biologie zu sein.

„Anstatt es einfach auszuschalten, sollten wir einfach versuchen, detaillierter herauszufinden, wie es aus dem Gleichgewicht geraten ist, und dann versuchen, es neu zu kalibrieren“, sagte er.

Ähnliche Analysen beginnen die Forscher auch bei anderen Erkrankungen wie Schizophrenie und Psoriasis. „Das ist erst der Anfang“, sagte Dr. Fugger.

Vorerst verlassen sie sich weiterhin auf die britische Biobank, was bedeutet, dass ihre Ergebnisse weitgehend auf Gene beschränkt sein werden, die die Gesundheit der Nordeuropäer beeinflusst haben. „Es wäre phänomenal, ähnliche Studien in anderen Teilen der Welt durchzuführen“, sagte Lluis Quintana-Murci, ein Evolutionsgenetiker am Institut Pasteur, der nicht an der Forschung beteiligt war.

Es gibt jedoch nur wenige Möglichkeiten, solche Studien durchzuführen. Zum einen mangelt es in vielen Ländern an detaillierten elektronischen Gesundheitsakten. Und das unethische Verhalten westlicher Wissenschaftler hat dazu geführt, dass viele indigene Bevölkerungsgruppen kein Interesse daran haben, DNA für solche Bemühungen zu spenden.

Dr. Souilmi, der beim Aufbau einer Datenbank für indigene Australier hilft, sagte, dass der unterschiedliche Evolutionspfad jeder Population wichtige Erkenntnisse über die menschliche Biologie im Allgemeinen liefern könnte. „Indem wir andere Teile der Welt untersuchen, erweitern wir tatsächlich unser Verständnis aller menschlichen Zustände heute“, sagte er.