Älteste genetische Zahnbelagsanalyse

Neandertaler nutzte Medikamente auf Pflanzenbasis gegen Zahnschmerzen

Bei einem spanischen Neandertaler-Skelett konnten Wissenschaftler am Kiefer einen Zahnabszess nachweisen – und Hinweise auf pflanzliche Medikamente.

Bei einem spanischen Neandertaler-Skelett konnten Wissenschaftler am Kiefer einen Zahnabszess nachweisen – und Hinweise auf pflanzliche Medikamente.

Forscher haben im Zahnstein eines rund 50.000 Jahre alten Neandertalers Spuren von Heilpflanzen, Nahrung und Antibiotika gefunden. Sie untersuchten Zähne von insgesamt fünf Neandertalern, die in Höhlen in Belgien, Spanien und Italien gefunden worden waren. Überraschend: Bei einem der spanischen Skelette konnten die Wissenschaftler am Kiefer einen Zahnabszess nachweisen – und Hinweise auf pflanzliche Medikamente.

Wie die Studie durchgeführt wurde und welche Rückschlüsse diese auf die Lebensweise der Neandertaler zulässt, erklärte der Dental-Anthropologe und Koautor der Studie, Prof. Dr. Kurt W. Alt, im Interview mit DZW-Redakteurin Evelyn Stolberg.

Herr Prof. Dr. Kurt W. Alt, wann – und wie – wurde die Studie durchgeführt?

Prof. Dr. Kurt W. Alt: Die Arbeit an der vorgelegten Studie hat insgesamt etwa drei Jahre gedauert. 2016 wurde sie bei dem renommierten Wissenschaftsjournal Nature eingereicht und im Januar 2017 publiziert.

Wie wurden die Zähne – oder der Zahnstein – untersucht?

Alt: Die alte DNA im Zahnstein der untersuchten Individuen wurde zunächst in einem Reinraumlabor unter Sicherheitskriterien extrahiert, etwa um sicherzustellen, dass es keine Verunreinigungen mit moderner DNA gibt. Mit spezifischen molekulargenetischen Methoden ließen sich einerseits die Nahrungsbestandteile im Mund der Neandertaler identifizieren und andererseits die Bakterien bestimmen, die ihre Mundhöhle besiedelten.

 

Wer war an der Studie beteiligt?

Alt: An der Studie waren insgesamt 31 Wissenschaftler aus Australien, Kanada und verschiedenen Ländern Europas beteiligt, darunter vor allem Archäologen, Anthropologen und Paläogenetiker.

Wie alt sind die Funde? Und in welchem Zustand waren die Zähne der Neandertaler?

Alt: Am ältesten waren die Proben der Neandertaler aus Belgien und Spanien mit einem Alter zwischen 42.000 und etwa 50.000 Jahren. Dann gab es Probenmaterial von deutlich jüngeren Jäger- und Sammler-Bevölkerungen und frühen Bauern, aber auch Proben von historischen Bestattungen aus dem Mittelalter und Probenmaterial aus der Gegenwart. Als Außenvergleich wurde Zahnstein vom Schimpansen untersucht. Der Zustand der Proben schwankt zwischen den verschiedenen Fundorten und Individuen, aber er war ausreichend gut, sodass die Ergebnisse als valide zu betrachten sind.

Die Skelette wurden in Belgien, Spanien und Italien gefunden. Wer hat sie entdeckt und wann?

Alt: Die archäologischen Ausgrabungen in Spy fanden bereits 1886 statt, das ist eine Stadt nahe Namur in Belgien. Es wurden zwei Individuen, ein Mann und eine Frau, von den Ausgräbern Maximin Lohest und Marcel de Puydt gefunden. Die Funde aus der Höhle El Sidrón wurden dagegen eher zufällig von Freizeitforschern 1994 im Hochland von Asturien entdeckt. Es dauerte viele Jahre, bis diese Knochen als prähistorisch erkannt wurden. Sie landeten zunächst in der Rechtsmedizin. Alle anderen Funde stammen aus jüngeren Ausgrabungen der Gegenwart. Einige davon – aus dem Mittelalter – wurden in meiner Arbeitsgruppe umfassend untersucht.

Gab es Unterschiede bei den Zähnen aus Belgien, Spanien und Italien?

Alt: Es gibt immer Erhaltungsunterschiede zwischen bodengelagerten Knochen und Zähnen beziehungsweise Zahnstein. Das ist durch die unterschiedlichen Bödenarten bedingt. Manche sind aggressiver als andere und zerstören je nach Lagerzeit dann irgendwann tatsächlich auch die härtesten Gewebe unseres Körpers.

Beim spanischen Skelett wurde ein Zahnabszess nachgewiesen. Was können Sie über die Selbstmedikation sagen?

Alt: Der gefundene Zahnabszess ist kein so häufiger Befund aus dem untersuchten Zeitraum, aber in diesem Fall spielt er eine bedeutende Rolle. Meine Kollegin Laura Weyrich hat nämlich direkt aus dem Bereich des Abszesses etwas Zahnstein abgekratzt und untersucht. Nachgewiesen wurden DNA-Spuren von Pappeln, deren Blätter und Rinde eine Substanz wie Acetylsalicylsäure enthalten, die – wie wir wissen – beispielsweise in Aspirin vorkommt. Das überraschende Vorkommen dieser Säure bei einem Zahn, der seinem Träger Schmerzen bereitet hat, wird von uns als mögliche Selbstmedikation erklärt.

Ebenso wurden Sequenzen von dem natürlich vorkommenden Penicillin aus einem Pinselschimmel bei diesem Individuum – und nur bei diesem – gefunden, ansonsten zahlreiche essbare Pilze bei allen Individuen. Hier ist es naheliegend, den Befund ebenfalls in den Kontext des kranken Zahnes zu stellen und ihn als mögliches Antibiotikum zu interpretieren. Da die Neandertaler aber in und mit der Natur lebten und sich natürlich ständig aus ihr bedienten, könnten die Befunde teilweise auch zufällig zustande gekommen sein. Der Befund von gleich zwei möglichen Arzneistoffen spricht allerdings eher gegen diesen Zufall.

Welche Rückschlüsse lässt dies auf die Lebensweise der Neandertaler zu?

Alt: Es scheint offenbar, dass sich die Neandertaler bereits im Gebrauch von Heilpflanzen zur Schmerzlinderung und Entzündungshemmung auskannten. Zumindest kann man die Untersuchungsergebnisse so interpretieren.

Können Sie noch mehr über die Nahrung und die Bakterien im Mundraum sagen? Es wurden ja Essensreste zwischen den Zähnen gefunden.

Alt: Erstaunlicherweise unterscheiden sich die untersuchten Neandertaler deutlich hinsichtlich ihrer bevorzugten Nahrung. Während die Neandertaler aus Spy eine recht fleischlastige Kost zu sich nahmen, beispielsweise Rhinozerus und Wildschaf, stand bei ihren Zeitgenossen in Spanien deutlich mehr pflanzliche Nahrung wie Pilze, Pinienkerne und Moose auf dem Speiseplan. Nach Meinung der Experten lässt sich dies mit dem lokalen Nahrungsangebot sehr gut erklären. Jagten die Individuen aus dem heutigen Belgien in einer Steppenlandschaft, sammelten die in Spanien ihre Nahrung eher in einer dicht bewaldeten Region.

Ähneln sich die Zähne der Neandertaler und die des heutigen Menschen?

Alt: Die Gemeinsamkeiten der Zähne von Neandertalern und modernen Menschen sind größer als die Unterschiede. Es gibt aber einige Merkmale, die bei ihnen häufiger auftreten, als dies heute der Fall ist. Damit meine ich etwa Taurodontismus, also eine Verlängerung des Pulpencavums. Das Merkmal ist bei Neandertalern aus Kroatien in hoher Frequenz beobachtet worden, tritt aber auch beim modernen Menschen zu etwa 4 Prozent auf. Interessanterweise ist das in etwa die gleiche prozentuale Größenordnung, wie wir heutige Menschen Neandertalergene in uns tragen – also rund 4 Prozent. Auch weisen die Neandertaler in der Regel ein extrem abgeschliffenes Frontzahngebiss auf. Das lässt darauf schließen, dass sie diese Zähne wie ein Werkzeug – oder dritte Hand – verwendet haben.  

Haben die Neandertaler ihre Zähne gepflegt, und wenn ja, wie?

Alt: Man kann mit Sicherheit davon ausgehen, dass sie keine Zahnhygiene im heutigen Sinne betrieben haben, aber dass sie Befindlichkeitsstörungen wie Essensreste zwischen den Zähnen mit Zahnstochern oder ähnlichen Geräten beseitigten.

Was hat Sie am meisten bei der wissenschaftlichen Untersuchung überrascht?

Alt: Wenn man sich seit Jahrzehnten mit dem Menschen der Vergangenheit beschäftigt, gibt es kaum Überraschungen, denn man traut unseren frühen Vorfahren fast alles zu. So hat mich nicht überrascht, dass die Neandertaler hinsichtlich der bei ihnen gefundenen Keime den zum Vergleich herangezogenen historischen Schimpansenfunden deutlich mehr ähnelten als uns modernen Menschen. Sie hatten viel weniger potenziell pathogene gram-negative Keime in ihrem Mund (18,9 Prozent) als die Menschen der Gegenwart (77,6 Prozent) und litten weniger unter Plaquebildung und Zahnfleischerkrankungen als wir.

Welchen Einfluss haben die Ergebnisse auf Ihre Arbeit?

Alt: Die generierten Ergebnisse zeigen uns, dass die erst seit wenigen Jahren in der Medizin etablierte Microbiomforschung auch bei den Untersuchungen der Vergangenheit erfolgreich sein kann. Hier besteht für die Zukunft noch viel Potenzial, spannende und interessante Aspekte unserer Vergangenheit zu erforschen.

Was haben Sie als Nächstes vor?

Alt: Einige unserer neu projektierten Vorhaben wollen sich in Zukunft verstärkt der Wechselwirkung zwischen Mensch und Tier im Hinblick auf die Gesundheit zuwenden. Diese Forschungsrichtung bietet großes Potenzial, sind wir doch beide Teil der Natur. Wir leben heute auf engstem Raum bei- und miteinander und es gibt erstaunliche Parallelen zwischen Mensch und Haustier. Daher interessiert uns etwa das Keimspektrum im Mund von Hund und Herr oder Schaf und Schäfer, generell das Verhalten zwischen Mutter und Kind, egal ob es sich um Menschen oder Tiere handelt. Dabei geht es um immunologische Aspekte, aber auch um die Mundgesundheit.

 

Prof. Dr. Kurt W. Alt

Prof. Dr. Kurt W. Alt war Professor für Anthropologie an der Fakultät für Biologie der Universität Mainz und lehrt und forscht seit 2014 am Zentrum für Natur- und Kulturgeschichte des Menschen an der Danube Private University in Krems an der Donau. Er hat zudem eine Gastprofessur am Department für Biomedical Engineering und am Institut für Prähistorische und Naturwissenschaftliche Archäologie der Universität Basel. Dort leitet er die Arbeitsgruppe Bioarchaeology based Evolutionary Medicine. Zwischen Krems und Basel besteht eine enge Lehr- und Forschungskooperation. Arbeitsgebiete sind die Evolution des Menschen, Dentalanthropologie sowie Forensische, Prähistorische und Historische Anthropologie unter Einbeziehung morphologischer, molekulargenetischer und biogeochemischer Methoden.