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DNA-Spuren weisen drauf hin, dass die Neandertaler (Foto) auch mit den Denisova-Menschen Nachfahren zeugten.  Foto: Foto: Johannes Krause/Atelier Daynes/Kovacic/Radovcic/picture alliance / dpa
© Foto: Johannes Krause/Atelier Daynes/Kovacic/Radovcic/picture alliance / dpa

Ein Urzeit-Puzzle aus Genresten Forschende rekonstruieren das Leben in der Denisova-Höhle

Eine Höhle im russischen Altaigebirge wurde rege genutzt. Forschende werten Erbgut-Spuren von Vormensch und Tier im Sand am Boden aus.

Bären waren da, außerdem Großkatzen, Rinder, Mammuts, Wölfe – und Menschen. Manche mögen hier Schutz gefunden haben. Für andere war es vielleicht ein Zuhause, zumindest zeitweilig. Und wieder andere wurden hier nur als erlegte Beute hergeschleppt.

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Doch sie alle besuchten die Denisova-Höhle im russischen Altai-Gebirge im Verlauf von 250 000 Jahren, wie Forschende nun feststellen konnten – dank genetischer Spuren im Sand, die der Höhlenboden über so lange Zeit konserviert hat.

Offenbar zeugten drei Menschenformen untereinander Nachwuchs

Die Höhle gilt für die Erforschung der Menschheitsgeschichte als Schlüsselort. 2008 stieß man hier auf menschliche Fossilien, die zwei Jahre später für großes Aufsehen sorgten. Denn sie gehörten zu einer Menschenform, die bis dahin unbekannt war: die Denisova-Menschen, die bis vor rund 40.000 Jahren lebten. 

Zusammen mit Neandertalern, die vor rund 30.000 Jahren ausstarben, existierten sie in der Altsteinzeit bereits neben Homo sapiens in Eurasien. Offenbar zeugten auch alle drei Menschenformen untereinander Nachwuchs – darauf deuten zumindest bestimmte Gensequenzen hin, die noch heute im menschlichen Erbgut vorhanden sind.

Über das Leben der Urmenschen ist jedoch sehr wenig bekannt. Vor allem über das der Denisova-Menschen: Von ihrer Existenz weiß man nur anhand kleiner Knochenfragmente und -splitter, die in der Denisova-Höhle gefunden wurden. 

Analysiert wurde der Höhlensand

Forschende um die Anthropologin Elena Zavala vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig konnten das Leben an diesem Ort nun maßgeblich erhellen. Sie analysierten dafür jedoch keine Fossilien – sondern den Sand des Höhlenbodens.

An einem senkrechten Abbruch in der Höhle, den Forschende dort künstlich angelegt hatten, sammelten sie insgesamt 728 Sedimentproben aus bis zu fünf Metern Tiefe. Dabei erfassten sie systematisch verschiedene Bodenschichten, deren Alter bereits zuvor mittels Radiokarbon-Datierung erfasst wurden. Jede Schicht repräsentierte einen anderen Zeitraum bis vor 300.000 Jahren: je tiefer die Schicht, desto älter die Ablagerungen.

In den Proben, die optisch nichts anderes als Sand und Staub enthielten, konnten die Forschenden genetische Spuren nachweisen. 175 davon stammten von Menschen, 685 weitere von Tieren: zum Beispiel von Rindern, Pferden, Bären und Hyänen. Sie alle hatten in der Höhle gelebt oder Spuren hinterlassen – manchmal in den gleichen Zeiträumen.

Zenobia Jacobs, Bo Li und Kieran O'Gorman (v.l.n.r.) haben bei ihren Forschungen in der Denisova-Höhle hunderte von Proben aus verschieden alten Sandschichten genommen, in denen uralte DNA-Spuren vom damaligen Leben schlummern. Foto: RG Roberts/Nature Vergrößern
Zenobia Jacobs, Bo Li und Kieran O'Gorman (v.l.n.r.) haben bei ihren Forschungen in der Denisova-Höhle hunderte von Proben aus verschieden alten Sandschichten genommen, in denen uralte DNA-Spuren vom damaligen Leben schlummern. ©  RG Roberts/Nature

„Allein anhand der Spuren können wir aber nicht sagen, ob jede Probe für ein Individuum steht“, sagt Elena Zavala. Ebenso wenig ist klar, ob damit alle Höhlenbewohner erfasst wurden und wie oft sie dort waren – denn man kann bislang nicht erkennen, von welchen Körperteilen die DNA-Spuren stammen. 

Aber: „Je mehr Individuen es waren, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie auch mehr genetisches Material hinterlassen haben“, sagt Zavala. Möglicherweise sind es feinste Knochenabriebe, doch das chemische Molekül DNA ist auch bekannt dafür, an Mineralien zu binden – aus denen Sand besteht. Auf diese Weise konnten die Spuren der Höhlenbewohner für so lange Zeit konserviert werden.

Bei den analysierten DNA-Spuren handelt es sich zudem um sogenannte mitochondriale DNA. Diese lässt sich eindeutig Arten und genetischen Gruppen zuordnen, weniger gut jedoch Individuen. Bei der Analyse zeigte sich jedoch, dass sie zum Teil genetisch auch dem Erbgut der Fossilien ähnelten, die man bereits in der Höhle gefunden hatte. „Auch das bedeutet aber nicht unbedingt, dass sie auch vom gleichen Individuum stammen“, sagt Zavala.

Ersten Menschen vor 250.000 Jahren in der Höhle

Den Analysen zufolge tauchten Denisova-Menschen bereits vor 250.000 bis 170.000 Jahren in der Höhle auf. Gegen Ende dieser Zeit nutzten auch Neandertaler den Ort. In einem Abschnitt vor rund 100.000 Jahren finden sich dagegen nur Neandertaler-Spuren. Später kamen auch wieder Denisova-Menschen hinzu, zuletzt vor rund 40 000 Jahren. 

Etwa zu dieser Zeit tauchte auch erstmals Homo sapiens in der Höhle auf. Ihre Spuren lassen sich für einen kurzen Abschnitt neben denen von Neandertalern finden, bevor letztere schließlich auch verschwanden.

Auch die Tierspuren deuten auf stete Veränderungen hin. Vor etwa 190.000 Jahren wichen Höhlenbären den Braunbären und es tauchten andere Hyänenarten auf als zuvor. Vor rund 100.000 bis 80.000 Jahren nahmen dann die genetischen Spuren von Rindern, Wölfen, Großkatzen und Bären plötzlich ab, während jene von Hirschen und Pferden zunahmen.

Spuren von Höhlenbären verschwanden ganz, auch solche von Hyänen fanden sich nur noch selten. Die Forschenden führen diese Umwälzungen auf Wechsel von Warm- und Kaltzeiten zurück, die in diesen Zeiträumen stattfanden.

Doch auch wenn sowohl tierische als auch menschliche DNA-Spuren in den gleichen Sedimentschichten gefunden wurden, lassen sie keine Rückschlüsse darüber zu, ob beide hier nebeneinander lebten oder ob die einen die Nahrung der anderen waren. 

„Selbst eine Löffelmenge von dem Sediment, das wir untersucht haben, umfasst einen langen Zeitraum – wenn die genetischen Spuren von Tieren und Menschen darin auftauchen, kann es sein, dass zwischen ihrem Auftreten in der Höhle noch hundert Jahre liegen“, sagt Elena Zavala, Hauptautorin der Studie. „Auf jeden Fall handelt es sich um Zeiträume, bevor Menschen Tiere domestizierten.“

Ähnliches gilt für das Zusammenleben der verschiedenen Menschenformen: Allein anhand der Genspuren lässt sich nicht sagen, ob und wie genau hier Denisova-Menschen mit Neandertalern oder Neandertaler mit Homo sapiens lebten. „Wir wissen, dass sie aufeinandertrafen und auch, dass sie miteinander Nachkommen zeugten“, sagt Zavala, „das ist aber auch schon alles.“

Dennoch erhellen die neuen Erkenntnisse enorm die frühe Menschheitsgeschichte, die sich bislang auf die extrem seltenen Fossilienfunde stützte und daher unvollständig ist. Nur elf Fossilfunde von Denisova-Menschen konnten etwa bisher gemacht werden. Die neuen genetischen Daten übersteigen die Zahl der bekannten Nachweise gewaltig. „DNA-Spuren wie jene, die wir nun gefunden haben, helfen dabei, die Lücken im Fossilbericht zu füllen“, sagt Zavala – sie ergänzen sich gegenseitig.

„Eine bahnbrechende Studie“

„Das ist eine bahnbrechende Studie, die größte und systematischste ihrer Art“ sagt Katerina Douka, Anthropologin am Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte in Jena. Douka war an der aktuellen Arbeit nicht beteiligt, doch leitete sie 2018 eine ähnliche Studie in der Denisova-Höhle. 

Damals gelang es, mittels Radiokarbon-Datierung das Alter der verschiedenen Bodenschichten festzustellen sowie das der Fossilien darin. Douka und ihr Team konnten auf diese Weise das Alter von Steinwerkzeugen feststellen, das in der Höhle gefunden wurde – nicht jedoch, wer sie verwendet hatte. 

„Da wir nun auch die dazugehörige DNA aus dem Boden kennen, können wir sie mit bestimmten Menschengruppen in Verbindung bringen“, sagt Douka. „Wichtig ist außerdem, dass wir nun die Veränderungen der menschlichen Populationen im Laufe der Zeit rekonstruieren können und auch, wie diese verschiedenen Gruppen miteinander interagierten.“

Douka betont zudem, dass das frühzeitige Auftreten von Homo sapiens an der Denisova-Höhle in dieser Studie erstmals festgestellt werden konnte – derartigen Fossilien wurden vorher nie gefunden. Allein der Sand im Boden hat diese Erkenntnis enthüllt. „Das ist ein unglaublicher Durchbruch“, sagt die Anthropologin. 

Üblicherweise werden Sedimentreste, in denen Fossilien eingebettet sind, abgetragen und verworfen. Hier zeige sich, welche Hinweise und neuen Erkenntnisse darin verborgen sind: „Die Datierungen aus dem Sediment der Denisova-Höhle erzählen uns eine erstaunliche Geschichte darüber, wie unsere menschlichen Vorfahren und ihre Verwandten in den letzten 250.000 Jahren nach Sibirien kamen und dort überlebten.“

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