Die Geschichten, die die DNA in Historic Poop erzählt

Es warfare einmal, in einer Höhle nördlich von Durango, Mexiko, hat jemand Kot gemacht. Tatsächlich waren es ziemlich viele Personen, und diese Ereignisse erstreckten sich über einen längeren Zeitraum – von etwa 725 n. Chr. bis 920 n. Chr. Forscher glauben jetzt. Als Archäologen in den 1950er-Jahren dort Ausgrabungen durchführten, warfare die Höhle dank der trockenen Bedingungen in einem recht guten Zustand. Verwittert, trocken und voller Ballaststoffe haben diese Stuhlproben den Wissenschaftlern einen wertvollen Einblick in die Artwork der Nahrung gegeben, mit der sich die Menschen vor langer Zeit ernährten – und was in ihren Eingeweiden lebte.

Die Ablagerungen aus der Höhle sind mittlerweile weit verbreitet und gelangten zu verschiedenen Labors, die an ihrer Untersuchung interessiert waren. Im Jahr 2021 ein globales Workforce von Mitarbeitern analysierte die im alten Kot enthaltene DNA– oder Paläofeces, wie es heikel genannt wird –, um zu sehen, ob sie die Mikroben im Darmmikrobiom der Poopers identifizieren könnten.

Jetzt, in ein neues Papier veröffentlicht in PLoS Onewarf eine andere Gruppe von Forschern einen neuen Blick auf die DNA, die aus zehn der Kotproben entnommen wurde. Ihre Ergebnisse bestätigen weitgehend eine frühere Erkenntnis: Die Menschen, die diese Kot machten, waren Gastgeber einer Vielzahl von Parasiten.

Wirt Würmer

Normalerweise ist der Kot, mit dem Drew Capone, der Hauptautor der Studie, arbeitet, viel frischer. Capone ist Umweltmikrobiologe an der Indiana College und untersucht, wie sich Hygiene auf die Gesundheit auswirkt. „Unsere Arbeit befasst sich mit der Frage: ‚Wie gelangt Kot in die Umwelt? Wo befindet sich Kot in der Umwelt? Wie verhindert die Infrastruktur, dass Kot in die Umwelt gelangt? Und welche Auswirkungen hat Kot dann auf die Gesundheit von Kindern?‘“, sagt er.

Capone und seine Kollegen waren daran interessiert, Techniken zum Nachweis von Krankheitserregern in modernen Fäkalien an alten Fäkalien einzusetzen. Diese Methoden durchsuchen die DNA in einer Probe nach spezifischen Genen, die Signaturen von Parasiten wie Madenwürmern und bakteriellen Krankheitserregern sind.

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Um diese DNA zu extrahieren, mussten die Forscher Proben aus den Paläofeces der Höhle entnehmen. Es warfare schwieriger als erwartet: „Wir mussten diese alten Fäkalien zu Pulver zermahlen. Wir konnten keine Stücke wirklich abbrechen“, sagt Capone. Sie führten das Verfahren durch, um nach DNA-Übereinstimmungen zu suchen, und erhielten Ergebnisse, die darauf hindeuteten, dass sich eine Reihe verschiedener Krankheitserreger im Kot befanden, darunter Madenwürmer, der einzellige Parasit Giardia und verschiedene pathogene Bakterien.

Viele der Fäkalien erwiesen sich als positiv für mehrere Organismen. Nach Capones Erfahrung ist eine so große Anzahl von Krankheitserregern an Orten mit schlechter Hygiene keine Seltenheit, was ihn vermuten lässt, dass sich die Menschen, die diese Kot vor so vielen Jahrhunderten deponierten, in einer ähnlichen Scenario befanden.

Warum die Wahl der Technik wichtig ist

Allerdings gibt es Gründe, warum die meisten Labore, die mit alter DNA arbeiten, diese Verfahren nicht mehr anwenden, sagen Kirsten Bos und Alexander Hubener, beide Spezialisten für alte DNA am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie. DNA neigt mit der Zeit dazu, auseinanderzufallen, auszufransen und zu fragmentieren. Die ältere Technik, die in der verwendet wird PLUS EINS Papier bevorzugt längere DNA-Stückewas bedeutet, dass es schwierig ist, sicher zu sein, dass es sich bei dem, was Sie sehen, tatsächlich um alte DNA handelt und nicht um moderne DNA, die sich zufällig eingeschlichen hat. Auf antike DNA spezialisierte Labore verfügen über hochmoderne Reinräume, um Kontaminationen zu minimieren. Sie verwenden auch eine Sequenzierung der nächsten Era, die für eine solch fragile Substanz optimiert ist.

Darüber hinaus überprüfen die meisten Labore die Enden der DNA-Fragmente, an denen deutliche Ausfransungen auftreten, um sicherzustellen, dass das, was sie betrachten, wirklich alt ist. Mit der Technik in der PLUS EINS „Man kann nicht leicht sagen, ob diese chemischen Veränderungen, die in der alten DNA auftreten, stattgefunden haben“, sagt Bos.

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Capone argumentiert, dass viele der getesteten Organismen nicht in der Lage sind, außerhalb des menschlichen Darms lange zu leben, sodass das Risiko eines falsch positiven Ergebnisses durch moderne DNA, die auf den Reisen des Kots gesammelt wird, möglicherweise recht gering ist. Darüber hinaus können spezielle Laborarbeiten an alter DNA kostspielig sein und diese ältere Technik ist leichter zugänglich.

Hubener, der Teil des Groups warfare, das 2021 hinter der Arbeit stand, in der Kotproben aus der Höhle analysiert wurden, sagt, er sei skeptisch gegenüber den Übereinstimmungen mit Bakterien – diese können mit dieser Technik in alten Proben besonders schwierig zu identifizieren sein. Angesichts der Ergebnisse seines Groups und unseres Wissens über die Biologie von Parasiten sagt er jedoch, dass die Ergebnisse zu größeren Parasiten wie Würmern auf einer etwas solideren Grundlage stünden. „Das ist für mich glaubwürdig“, sagt Hubener.

Besonders interessant wäre es gewesen, sowohl die alten als auch die neuen Techniken an denselben Proben anzuwenden, sagt Bos. Damit wäre klar, was die älteren Techniken zuverlässig erfassen können, was sich auch bei den neueren, strengsten Verfahren zeigt.