Was haben die Menschen einst gegessen, litten sie an Parasiten und wie war ihre Darmflora zusammengesetzt? Einblicke in diese Fragen können Untersuchungen sogenannter Koprolithe liefern. Diese versteinerten Überreste von Exkrementen finden Archäologen an vielen Stellen, wo Menschen einst gelebt haben. Doch inwieweit kann man sicher sein, dass sie für die Hinterlassenschaften verantwortlich waren? Besonders die Unterscheidung zwischen Menschen- und Hundekot ist bisher schwierig, berichten die Forscher um Maxime Borry vom Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte in Jena (MPI-SHH).
Menschen- oder Hundekot?
Wie sie erklären, ähnelt sich der Kot der beiden Lebewesen in Größe und Form stark und er besitzt zudem eine vergleichbare Zusammensetzung. Außerdem lebten der Mensch und sein tierischer Begleiter häufig gemeinsam an vielen Fundorten. Auch der Nachweis von Überresten der Erzeuger-DNA im Kot kann nur bedingt Aufschluss geben. Der Grund: Hunde wurden in manchen Kulturen gegessen und die Tiere neigen wiederum dazu, manchmal menschliche Fäkalien zu fressen. Diese beiden Aspekte können dazu führen, dass Überreste der DNA von Hund und Mensch in den Geschäftchen beider Arten nachweisbar sind, erklären Borry und ihre Kollegen.
Um die Herkunft von Palaeofäkalien zuverlässig bestimmen zu können, haben sie nun das Verfahren „coproID” (coprolite identificiation) entwickelt. Das System basiert auf dem Nachweis von Spuren der charakteristischen Bakteriengemeinschaften, die im Darm von Menschen und Hund leben. Wie die Wissenschaftler erklären, haben diese Mikroben ihre genetische Signatur auch in den versteinerten Kotproben hinterlassen – es handelt sich dabei um sogenannte fossile DNA. Konkret haben die Forscher mithilfe maschinellen Lernens eine Software entwickelt, die neben der Wirts-DNA auch die Sequenzen der Darmbakterien in den genetischen Profilen der versteinerten Exkremente erkennen kann.
Spuren der Darmflora ermöglichen die Zuordnung
Die Leistungsfähigkeit ihres Konzepts belegten die Wissenschaftler durch Tests: coproID konnte durch Analysen von Sequenzier-Daten die Herkunft archäologischer Fäkalien zuverlässig bestimmen. Es zeigte sich, dass die Kombination des Nachweises von Wirts-DNA und der genetischen Spuren der typischen Darm-Mikroben von Mensch und Hund eine genaue Unterscheidung ihrer Fäkalien ermöglicht, resümieren die Wissenschaftler. „Ein unerwartetes Ergebnis unserer Studie war dabei, dass viele archäologische Funde einen großen Anteil an Hundekot aufweisen”, sagt Co-Autorin Christina Warinner vom MPI-SHH.
Neben der Untersuchung von Ernährungsgewohnheiten, Erkrankungen und Parasiten bietet das Verfahren nun auch ein weiteres Potenzial: Die Veränderungen der Struktur und Funktion der menschlichen Darmflora im Laufe der Zeit lassen sich besser untersuchen, sagen die Forscher. Sie hoffen, dass dies Einblicke in Nahrungsmittelintoleranzen und weitere Aspekte der menschlichen Gesundheit ermöglicht. „Die Identifizierung menschlicher Koprolithen sollte der erste Schritt für die Analyse alter menschlicher Mikrobiome sein”, sagt Borry. Darüber hinaus hoffen sie und ihre Kollegen, dass coproID auch in anderen Bereichen zur Anwendung kommen könnte – beispielsweise in der Forensik, Ökologie oder der generellen Erforschung der Darmflora.
