Welche Mikroben lebten auf und in Ötzi? Wie sah die Darmflora früherer Menschen aus, welche Krankheitserreger machten ihnen zu schaffen? Wie hat die Bakterienbesiedelung sich im Lauf der Zeit verändert? Dank technologischer Durchbrüche können Mumienforscher heute auch solchen Fragen nachgehen. Diese Mikrobiomforschung an jahrtausendealten Probanden bringt nicht nur neue Erkenntnisse über die Entwicklung der Spezies Mensch – auch die moderne Medizin profitiert von ihr. Ein Gespräch mit Albert Zink, Leiter des Instituts für Mumienforschung am Forschungszentrum Eurac Research.

das Interview führten Barbara Baumgartner und Sigrid Hechensteiner

2016 ist es Ihrem Forscherteam gelungen, in Ötzis Magen den Keim Helicobacter pylori ausfindig zu machen und sein 5300 Jahre altes Genom zu rekonstruieren – warum war das so bedeutsam?

Albert Zink: Zum einen weil wir zum ersten Mal den Nachweis erbrachten, dass das Bakterium den Menschen tatsächlich schon so lange begleitet – vermutet hatte man das zwar, aber das beruhte auf Hochrechnungen. Besonders spannend war dabei, dass Ötzis Keim einer Variante ähnelt, die man heute vor allem in Asien findet: Der europäische Helicobacterstamm, der wohl aus der Vermischung einer ursprünglichen asiatischen und afrikanischen Variante hervorging, kann also erst nach Ötzis Zeit entstanden sein, was wiederum bedeutet, dass die Besiedelungsgeschichte Europas komplexer ist als angenommen. Außerdem besaß Ötzis Helicobacter von seiner genetischen Struktur her schon das Potenzial, Krankheit auszulösen; er war also kein Symbiont, der erst später zum Pathogen wurde. All dies ist auch für die moderne Medizin interessant, denn das Wissen, wie so ein Bakterium sich im Menschen weiterentwickelt und angepasst hat, kann auch Ansatzpunkte dafür liefern, wie man es behandeln soll.

Gerade beim Helicobacter ist das ja sehr umstritten.

Zink: Ja, da gibt es richtiggehend zwei Fronten. Die Wissenschaftler auf der einen Seite sind überzeugt, der Magenkeim, den schätzungsweise die Hälfte der Weltbevölkerung in sich trägt, gehöre ausgerottet. Die andere Seite vertritt die Meinung, man solle ihn nur behandeln, wenn Probleme auftreten, wenn er also tatsächlich Gastritis oder Magengeschwüre verursacht. Ihr Argument: Wenn der Helicobacter schon so lange in unserem Magen lebt, dann hat er wahrscheinlich auch eine Funktion. Tatsächlich gibt es Studien, die zeigen, dass ein Helicobacter im Magen zum Beispiel vor Speiseröhrenkrebs schützen kann oder auch vor Allergien und Asthma.

Überhaupt entdeckt die medizinische Forschung gerade die Bedeutung der Bakterienbesiedlung – also der Billionen Mikroben, die am und im Menschen leben. Man vermutet zum Beispiel, dass die zunehmende Anfälligkeit für bestimmte Erkrankungen damit zusammenhängt, dass das humane Mikrobiom durch den Lebensstil unserer westlichen Zivilisation – den Einsatz von Antibiotika etwa, oder die Ernährung mit vielen Zusatzstoffen – dramatisch schrumpft. Bei isoliert lebenden Stämmen im Amazonasgebiet hat man eine viel größere Vielfalt an Bakterien gefunden. Das weist darauf hin, dass das menschliche Mikrobiom ursprünglich vielfältiger war.

Wir wollen Ötzis Mikrobiom rekonstruieren. Das ist etwas schwierig, weil wir bei Mumien neben den ursprünglich im Körper vorhandenen Bakterien ja auch noch jene finden, die nachträglich aus der Umwelt, etwa durch das Gletscherwasser, hinzukamen; und durch den Beginn des Verwesungsprozesses kommt es natürlich auch zu einer Verschiebung im Mikrobiom – das alles muss man also erst einmal herausrechnen. (Albert Zink)

Demnach wäre auch Ötzi von einer größeren Vielfalt an Bakterien, Viren und Pilzen besiedelt gewesen?

Zink: Wir sind gerade dabei, das herauszufinden: Wir wollen Ötzis Mikrobiom rekonstruieren. Das ist etwas schwierig, weil wir bei Mumien neben den ursprünglich im Körper vorhandenen Bakterien ja auch noch jene finden, die nachträglich aus der Umwelt, etwa durch das Gletscherwasser, hinzukamen; und durch den Beginn des Verwesungsprozesses kommt es natürlich auch zu einer Verschiebung im Mikrobiom –das alles muss man also erst einmal herausrechnen. Es wird uns wohl nicht gelingen, alle Bakterien aufzuspüren, aber anhand der wichtigsten Gruppen wird man zumindest die Variabilität erkennen, denke ich. Erste Ergebnisse zeigen auch schon eine große Mikrobenvielfalt. Das haben wir eigentlich auch erwartet: Ötzi hat sich abwechslungsreich ernährt – Fleisch, Getreide, verschiedene Kräuter –  und viel bewegt, er war nicht übergewichtig, es gab keine Antibiotika und kein Nikotin: All das ist gut für das Mikrobiom. Interessant wird dann auch sein, Ötzis Bakterienbesiedelung mit Mumien aus anderen Kulturen und Epochen zu vergleichen.

Sie untersuchen also nicht nur Ötzis Mikrobiom?

Zink: Nein, wir möchten die Untersuchung ausdehnen: Wir haben Proben von Mumien aus Ägypten, aus Mittel- und Südamerika, wahrscheinlich bekommen wir auch eine aus Korea. Und wir untersuchen Mumien aus Kirchen hier in Europa – bei einer ist sogar der Magen- und Darminhalt noch erhalten. Dann können wir Vergleiche anstellen oder die Bakterienbesiedelung zum Beispiel mit der Ernährung in Verbindung zu bringen. Aus den in Knochen oder Zähnen eingelagerten Isotopen kann man ja auf die Zusammensetzung der Nahrung schließen – ob das mehr Fleisch oder hauptsächlich Fisch war, welche Art Pflanzen ….  Das wäre dann natürlich spannend zu sehen, wie sich das auf das Mikrobiom auswirkte.

Der ganze Forschungszweig ist ja hoch aktuell, die Zahl der wissenschaftlichen Arbeiten, die sich mit dem Mikrobiom befassen, ist in den letzten Jahren geradezu explodiert – wir arbeiten da also am Puls der modernen Forschung, obwohl unsere Probanden ein paar tausend Jahre alt sind.

Fallweise kann die Rekonstruktion alter Erregerstämme auch ganz konkret zur Lösung eines akuten medizinischen Problems beitragen. Tuberkulose etwa ist ebenfalls eine Krankheit, bei der wir schon lange zu verstehen versuchen, wo ihre Ursprünge sind und wie ihre Evolution verlief. (Albert Zink)

Von Interesse für die moderne Medizin sind dabei auch die aufwendigen Techniken, die Sie im Zuge ihrer Arbeit mit alter DNA entwickeln.

Zink: Wir Mumienforscher haben es ja mit sehr degradiertem Material zu tun, die DNA ist da oft nur noch in Bruchstücken vorhanden und in sehr kleine Mengen; dazu kommt das schon angesprochene Problem, dass da auch viele Bakterien sind, die gar nicht ursprünglich von diesem Menschen stammen. Wir müssen unsere Techniken deshalb sehr verfeinern, um zum Beispiel aus Ötzis Mageninhalt einzelne Helicobacter-Sequenzen herauszufischen. Und diese speziellen Methoden erweisen sich dann auch in der klinischen Praxis als hilfreich, wenn es darum geht, im Körper eines Patienten einen Krankheitserreger nachzuweisen, der nur in sehr geringen Spuren vorhanden ist. Ein Beispiel ist da Syphilis, wo in einem späteren Krankheitsstadium nur noch eine sehr geringe Anzahl von Bakterien im Körper herumschwirrt. Da besteht von Seiten der modernen Medizin großes Interesse an unseren Techniken. 

Aber auch als Paläopathologen befassen wir uns mit Syphilis: Wir untersuchen Skelettfunde aus dem Mittelalter, die typische Anzeichen einer Syphilisinfektion zeigen; wenn es uns wie beim Helicobacter gelänge, aus Überresten das Genom eines Erregers zu rekonstruieren, könnten wir viel über Herkunft und Entwicklung der Krankheit erfahren. Es ist ja immer noch nicht geklärt, ob Kolumbus sie nach  Europa mitbrachte oder ob es sie hier schon vorher gab, vielleicht in anderer Form, ob die Stämme sich vermischten …

Das betrifft das Verständnis der Krankheitsgeschichte …

Zink: Aber nicht nur: Fallweise kann die Rekonstruktion alter Erregerstämme auch ganz konkret zur Lösung eines akuten medizinischen Problems beitragen. Tuberkulose etwa ist ebenfalls eine Krankheit, bei der wir schon lange zu verstehen versuchen, wo ihre Ursprünge sind und wie ihre Evolution verlief:  eine Krankheit, die man noch immer nicht in den Griff bekommt, an der jährlich auch heute noch bis zu zwei Millionen Menschen sterben, trotz aller modernen Medizin – vor allem deshalb, weil es multiresistente Bakterienstämme gibt, gegen die kein Antibiotikum hilft.

Solche Resistenzen sind nicht immer eine Reaktion auf Antibiotika: Man hat uralte Bakterien gefunden, die Resistenzgene in ihrem Erbgut hatten. Gibt es solche ursprünglichen Resistenzen womöglich auch bei Tuberkuloseerregern? Wenn es so wäre, dann müsste man natürlich die Behandlungsstrategie überdenken und vielleicht auf ganz andere Medikamente ausweichen.

Als Forscher, der sich mit dem Mikrobiom befasst – tun Sie auch etwas für Ihr eigenes?

Zink: Man fängt auf jeden Fall an, sich Gedanken zu machen, wenn man dazu forscht und auch die ganzen wissenschaftlichen Artikel liest. Ich ernähre mich zum Beispiel bewusster, vermeide Fertigprodukte; Cola trink ich überhaupt nicht mehr. Und ich habe eine Handy-App, die meine Schritte zählt: Mindestens 10 000 am Tag sollten es sein – so viele hat Ötzi sicher auch gemacht.

Dieser und weitere Wissenschaftsartikel können online auf http://www.academia.bz.it/articles/ nachgelesen werden oder auch im Printmagazin Academia, ein gemeinsames Produkt der unibz und der Eurac Research.

Academia, Magazine of unibz & EURAC