Burial-associated microbial communities in Early Modern human remains: evidence for postmortem ecological restructuring revealed by 16S rRNA sequencing

Wenn ein Mensch begraben wird, liegt sein Körper nicht einfach unbeweglich in der Erde. Er wird zu einer neuen Landschaft, einem temporären Ökosystem, in dem das mikroskopische Leben, das einst in ihm lebte, beginnt, mit dem Boden, der Luft und der Feuchtigkeit um ihn herum zu interagieren. Seit Jahrhunderten untersuchen Wissenschaftler antike Knochen und Zähne, um Spuren der Bakterien zu finden, die in den Mäulern und Därmen der Menschen lebten, während diese noch am Leben waren, in der Hoffnung, etwas über die vergangene Gesundheit und Ernährung zu erfahren. Eine große Herausforderung bestand jedoch immer darin, die ursprünglichen menschlichen Mikroben von den unzähligen Bakterien zu trennen, die sich im Laufe der Zeit im Grab angesiedelt haben. Der Boden selbst wimmelt von Leben, und es ist oft schwierig zu unterscheiden, ob ein in einem Skelett gefundener Mikrobe von der Person stammte oder einfach aus der Erde hineingeweht wurde. Das Verständnis dieser Unterscheidung ist entscheidend, da es bestimmt, ob wir eine wahre Aufzeichnung der Biologie eines Menschen lesen oder lediglich eine Momentaufnahme des Bodens, in den er gebettet wurde.

Ein Team von Forschern in der Tschechischen Republik beschloss, dieses Problem anzugehen, indem sie die gesamte Bakteriengemeinschaft betrachteten, anstatt nur nach spezifischen antiken DNA-Fragmenten zu suchen. Sie untersuchten menschliche Überreste aus zwei verschiedenen Bestattungsstätten in Böhmen, die auf das 17. und 18. Jahrhundert zurückgehen. Ein Standort war ein ländlicher Friedhof in Hostivice, und der andere ein ungewöhnlicher Bestattungsplatz in der Nähe von Semonice, der wahrscheinlich Soldaten enthielt, die während einer Epidemie starben. Das Team sammelte Zähne und die Erde, die sich in den Bauchhöhlen der Skelette abgesetzt hatte. Um sicherzustellen, dass sie zwischen den menschlichen Überresten und der umgebenden Erde unterscheiden konnten, sammelten sie auch Bodenproben aus nahe gelegenen Gebieten, die noch nie durch Bestattungen gestört worden waren, und sie nahmen sogar einen Knochen einer Kuh aus einem separaten Tiergrab hinzu. Sie nahmen auch einen kleinen Teil der Boden- und Zahnproben und versuchten, die Bakterien in einer Laborplatte zu züchten, um zu sehen, welche den Übergang vom Grab zur Petrischale überleben konnten.

Die Forscher nutzten eine moderne Technik, um den genetischen Code der Bakterien zu lesen, was es ihnen ermöglichte, zu identifizieren, welche Arten in jeder Probe vorhanden waren. Was sie fanden, war, dass die mikrobielle Welt in diesen jahrhundertealten Gräbern weitaus chaotischer und vielfältiger war als eine einfache, einheitliche Schicht Erde. Die Bakterien, die in den Gräbern gefunden wurden, sahen nicht exakt wie die Bakterien im nahe gelegenen Kontrollboden aus, noch sahen sie exakt so aus wie die Bakterien, die in einem lebenden Menschen im Körper gewesen wären. Stattdessen waren die Gemeinschaften in den Gräbern eine Mischung aus beidem, stark geprägt durch die spezifischen Bedingungen jedes Bestattungsortes. Der Boden von Hostivice beherbergte einen anderen Satz an Bakterien als der Boden von Semonice, was darauf hindeutet, dass die lokale Umgebung eine viel größere Rolle bei der Gestaltung dieser antiken Gemeinschaften spielte als der spezifische Teil des Körpers, aus dem die Probe stammte. Tatsächlich fanden die Forscher, dass es oft unmöglich war, eine Zahnprobe allein anhand der vorhandenen Bakterientypen von der Erde im Bauch desselben Skeletts zu unterscheiden.

Eine der bemerkenswertesten Entdeckungen war, wie einige dieser antiken Gemeinschaften von nur ein oder zwei Arten von Bakterien dominiert wurden. In einigen Fällen machte ein einz%n Typ von Mikroben fast alle in einer Probe gefundenen Bakterien aus und schuf ein sehr unausgewogenes Ökosystem. Dies deutet darauf an, dass der Körper nach dem Tod einen Prozess der ökologischen Umstrukturierung durchläuft, bei dem bestimmte widerstandsfähige Bakterien die Oberhand gewinnen, während andere aussterben. Das Team bemerkte, dass eine Bakterienart, die häufig auf der menschlichen Haut vorkommt, bekannt als Staphylococcus, in vielen der Bestattungsproben sehr abundant war. Obwohl diese Bakterie normalerweise einen untergeordneten Teil des Mikrobioms eines lebenden Menschen ausmacht, schien sie im Grab zu gedeihen, wahrscheinlich weil sie robust ist und unter wechselnden Bedingungen überleben kann. Im Gegensatz dazu waren viele Bakterien, die typisch für den menschlichen Darm sind, wie etwa jene aus der Escherichia-Familie, fast vollständig in den Abdominalsedimenten abwesend. Dies deutet darauf hin, dass die Darmbakterien die lange Reise durch die Jahrhunderte der Bestattung nicht überlebt haben, während die Hautbakterien und einige Umweltarten es geschafft haben, zu persistieren.

Die Studie hob auch die Grenzen hervor, die damit verbunden sind, diese antiken Bakterien im Labor zu kultivieren. Als die Forscher versuchten, die Mikroben aus dem Boden und den Zähnen zu kultivieren, waren die Ergebnisse sehr unterschiedlich zu dem, was sie durch die genetische Sequenzierung sahen. Die im Labor gewachsenen Bakterien waren eine kleine, selektierte Gruppe, die zufällig die Nahrung und die Temperatur mochte, die von den Wissenschaftlern bereitgestellt wurden, während die große Mehrheit der ursprünglichen Gemeinschaft im Ruhezustand verblieb oder tot war. Dies bestätigte, dass das Züchten von Bakterien in einer Schale kein zuverlässiger Weg ist, um zu verstehen, was tatsächlich im Grab lebte, da es den Großteil der Geschichte verpasst. Die genetischen Daten hingegen zeigten ein klareres Bild: Die Gemeinschaften in den Gräbern waren dynamische Systeme, die durch die Zeit gefiltert worden waren. Die Bodenbakterien, die im umgebenden Erdreich am häufigsten vorkamen, überlagerten oft die Signale der mit dem Menschen assoziierten Bakterien, wodurch die Gräber eher wie der Boden aussah, als sie eigentlich waren. Als die Forscher die häufigen Bodenbakterien mathematisch aus ihrer Analyse entfernten, wurde das Signal der menschenbezogenen Bakterien viel deutlicher und offenbarte, dass Spuren des ursprünglichen Mikrobioms tatsächlich überlebt hatten.

Letztendlich legt die Forschung nahe, dass die Mikroben, die in antiken Knochen gefunden werden, weder eine perfekte Bewahrung eines Lebens noch bloße zufällige Kontamination durch die Erde sind. Sie sind eine einzigartige Mischung, eine neue Gemeinschaft, die durch die Wechselwirkung der ursprünglichen Mikroben der Person, des lokalen Bodens und der spezifischen Bedingungen der Bestattung über hunderte von Jahren entstanden ist. Die Studie zeigt, dass während die ursprünglichen Darmbakterien oft verschwinden, bestimmte zähe Bakterien von der Haut und aus der Umgebung über Jahrhunderte bestehen bleiben können und so eine distinkte Signatur erzeugen, die sich vom umgebenden Boden unterscheidet. Dieser Befund verändert die Art und Weise, wie Wissenschaftler antike Überreste betrachten sollten, und legt nahe, dass die Geschichte einer Bestattung nicht nur von der Person handelt, die starb, sondern von dem komplexen ökologischen Drama, das im Grab noch lange nach der Beisetzung stattfand. Durch das Verständnis dieser Muster können Forscher besser zwischen dem menschlichen Signal und dem Rauschen der Erde unterscheiden und somit ein genaueres Fenster in die Vergangenheit öffnen.