Urgeschichte der Lepra : Botschaft der Seuchen-Opfer des Mittelalters

Genforscher verfolgen die Spur des Lepra-Erregers über Jahrhunderte zurück. Jetzt konnten sie mit Hilfe von Knochen aus dem Mittelalter erstmals ein komplettes historisches Genom rekonstruieren.

Thomas Trappe
Grab mit unbekannten Lepraopfern aus dem Mittelalter
Unbekannte Opfer. Im Mittelalter war im südenglischen Winchester eine Leprakolonie. Aus Skelette vom Friedhof der Kolonie gewannen...Foto: Science/University of Winchester

Lepra kann den Körper zerfressen und Gliedmaßen zerstören. Der Erreger der Krankheit, das Mycobacterium leprae, trotzt dagegen dem Zerfall. Und das gilt sogar für sein Erbgut, wie Johannes Krause festgestellt hat. Der Paläogenetiker an der Universität Tübingen hat sich gemeinsam mit seinem Team angeschaut, wie sich das Lepra-Genom in den letzten 1000 Jahren verändert hat. Im Fachblatt „Science“ berichten die Forscher über Lepra-Erbgut, das sie aus mittelalterlichen Skeletten gewannen und mit den Genen heutiger Erreger verglichen. Erstaunlich war für Krause, wie wenig sich das Genom des Bakteriums in diesem Zeitraum gewandelt hat – und wie sehr es dem Zahn der Zeit trotzte.

Seit zwei Jahren ist Krause Juniorprofessor am relativ neuen Institut für Naturwissenschaftliche Archäologie der Tübinger Universität, hier werden unter anderem DNS-Sequenzen aus Knochen sequenziert, um dann Aussagen zu ihrer evolutionären Entwicklung zu machen. Der 32 Jahre alte Krause war zuvor am Max-Planck-Institut für Evolutionäre Anthropologie in Leipzig und dort maßgeblich an der Entschlüsselung des Neandertal-Genoms und der Entdeckung des Denisova-Menschen beteiligt. Zusammen mit Stewart Cole von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne und weiteren Wissenschaftlern widmete sich Krause jetzt der Lepra. Einem Bakterium, das im Mittelalter in Europa grassierte, und heute noch in Afrika und Asien vorkommt. Jährlich infizieren sich rund 200 000 Menschen.

Ob ein Mensch an Lepra erkrankt war, ist lange nach seinem Tod an seinem Skelett zu erkennen. Mycobacterium leprae frisst sich durch die Haut und später in die Knochen, die Folgen sind Schäden an den Skeletten. Aus Universitätssammlungen in Stockholm, Winchester und dem dänischen Odense wurden bei befallenen Skeletten Proben genommen.
Die positiv auf Lepra-Befall getesteten gingen nach Tübingen, wo Krause das Erbgut sequenzierte. Zusätzlich zu den fünf Skeletten aus Nord- und Westeuropa aus dem zehnten bis 14. Jahrhundert wurden Biopsie-Proben heutiger Lepra-Patienten untersucht. So konnte der Bauplan des „historischen“ Lepra-Genoms rekonstruiert werden. Und durch den Vergleich mit der modernen Variante Rückschlüsse auf dessen Entwicklung gezogen werden.
Mehr als überrascht war Krause von der schieren Masse an Lepra-Erbinformation in den Proben. Aus seiner Arbeit mit historischer Wirbeltier-DNS ist er es gewohnt, die wertvolle Nadel im Haufen nutzloser Knochenreste lange und oft vergeblich zu suchen. Diesmal war es anders. „Fast die Hälfte der DNS in den untersuchten Knochen stammte vom Lepra-Bakterium“, berichtet er. Dessen Erbsubstanz überstand die Zeit, während die menschliche DNS zerfiel. Das liegt möglicherweise an der äußeren Beschaffenheit des Bakteriums, seiner dicken Zellwand. Menschliche Zellen haben nur eine Membran als Außenhülle. Keine Wand also, eher eine dicke Tapete.

Lepra kann kaum Antibiotika-Resistenz entwickeln

Für die Menschheit ist solch ein stabiles Lepra-Genom eher ein glücklicher Umstand. Denn mit der außergewöhnlich festen Zellstruktur geht auch eine frappierende Trägheit bei der Zellteilung und damit der evolutionären Anpassungsfähigkeit einher. „Während sich beispielsweise das E.-coli-Bakterium alle 20 Minuten teilen kann, ist das bei Leprabakterien nur alle zwei Wochen der Fall“, sagt Krause. Die Lepra ist zwar extrem überlebensfähig, kann aber kaum Antibiotika-Resistenz entwickeln. Bei manchen Europäern zeigt sich heute sogar ein evolutionärer Vorsprung in Form einer genetischen Lepra-Resistenz, sagt Krause.
Dem Biologen ermöglicht die gut erhaltene DNS eine Premiere. Erstmals konnte ein komplettes historisches Genom aus sich heraus rekonstruiert werden. Bisher waren Referenzgenome nötig, mit denen die lückenhafte Qualität fossiler DNS kompensiert wurde. Bei der Entschlüsselung des Neandertalgenoms zum Beispiel griff Krause auf Menschen- und Schimpansen-DNS zurück. Das jetzt konstruierte Lepra-Genom braucht kein Gerüst, um zu stehen.
Für Krause ist DNS ein potenzielles Geschichtsbuch. Nur dass die DNS der Wirbeltiere ein Papier mit überschaubarer Haltbarkeit sind. „Man kann auf dieser Grundlage Aussagen über Jahrtausende machen“, sagt er und meint, dass darüber hinaus nicht viel möglich ist. Nun deute sich an, dass Lepra-, aber vielleicht auch andere Bakterien, wesentlich länger brauchbare Informationen liefern. „Die bisher gültigen Zeitgrenzen bei der genetischen Rückschau werden damit weit überschritten“, sagt Krause. Der Ursprung der Lepra könnte somit eventuell bis in die Prä-Historie zurückverfolgt werden. Auch für andere Pathogene wie die Tuberkulose wäre dies dann unter Umständen möglich.

Lepra-Stämme des Mittelalters sind heute im Mittleren Osten aktiv

Im ersten Schritt konnte Krause die jüngere Geschichte der Lepra beleuchten. So legt der Vergleich zwischen historischen und modernen Lepra-Genomen den Schluss nahe, dass alle existierenden Lepra-Stämme auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückgehen, der vor weniger als 4000 Jahren existierte. Wo, das lässt sich nicht sagen. Nur, dass die erste Abspaltung im Lepra-Stammraum in Südostasien stattfand. „Alle anderen heute bekannten Stämme gehen darauf zurück“, sagt Krause. Lepra-Stämme, die im Mittelalter in Europa umgingen, fänden sich heute bei Menschen im Mittleren Osten. Und bei amerikanischen Gürteltieren, denen vermutlich Siedler im 19. Jahrhundert die Krankheit brachten.
Eine Frage ist weiter ungeklärt: Wo kommt die Lepra nun her? Favorisiert wurde bisher Afrika. Darauf hat Krause keine Hinweise gefunden, aber viele Indizien, die für Asien sprechen. „Sichere Aussagen sind dazu noch nicht möglich. Dafür müsste man weiter in die Vergangenheit schauen“, sagt Krause. Gut denkbar, dass dies bald geschehen wird.

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