Aussagekräftigere Daten aus alten Knochen erzählen die Geschichte neu
Durch die Untersuchung uralter Proteine, die aus archäologischen und paläontologischen Materialien wie Knochen, Zähnen und Werkzeugen gewonnen werden, können Forschende viel weiter in die Vergangenheit zurückreisen als bisher für möglich gehalten. Dieses noch junge Wissenschaftsgebiet wird als Paläoproteomik bezeichnet. Bahnbrechende Werkzeuge und Ansätze müssen jedoch sorgfältig evaluiert werden, um sicherzustellen, dass die Proben so effektiv wie möglich analysiert werden, jedes letzte Datenbit extrahiert wird und die durch Verunreinigungen verursachten Unklarheiten beseitigt werden. „Immerhin“, so Zandra Fagernäs(öffnet in neuem Fenster), „führt die Entnahme von Proben immer zu einem gewissen Grad von Zerstörung, und archäologische Funde sind oft selten und unersetzlich.“ Gleichzeitig ist es entscheidend festzustellen, welches Material aus der Zeit des untersuchten Zeitraums stammt und welches möglicherweise durch jüngere Kontaminationen entstanden ist. Wir müssen genau wissen, womit wir es zu tun haben.“ Aus diesem Grund beschloss Fagernäs, Postdoktorandin am Globe Institute(öffnet in neuem Fenster) der Universität Kopenhagen in Dänemark, das Projekt PROMISE ins Leben zu rufen. Es wird sich als äußerst lohnend erweisen, die Effizienz der Extraktion und Analyse von in archäologischen Knochen und Zähnen erhaltenen Proteinen zu maximieren. Die Daten können viele Fragen beantworten – von den Auswirkungen des prähistorischen Klimawandels bis hin zur Evolution der Arten. „Proteine können sich von Art zu Art unterscheiden. Somit können sie dazu verwendet werden, die Art zu identifizieren, von der das Material stammt, und zeigen, wie verschiedene ausgestorbene und heute lebende Arten miteinander verwandt sind“, bemerkt Fagernäs, deren Arbeit durch die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen(öffnet in neuem Fenster) der EU unterstützt wurde. Es zählt also jede noch so empfindliche Probe!
Identifizierung von Verunreinigungen und die Isolierung von Zielproben
Einer der Faktoren, der einer sorgfältigen Bewertung bedarf, ist die Auswirkung der Kontamination. Archäologische Materialien wie Skelette wurden häufig durch viele verschiedene Quellen verunreinigt, wie etwa durch die Bestattungsumgebung, die Handhabung und die Lagerung. „Proteine aus solchen Kontaminationen befinden sich in einem wesentlich intakteren Zustand als degradierte, alte Proteine und können daher die Qualität unserer alten Daten beeinträchtigen. Es kann zum Beispiel sein, dass die Menge der verunreinigenden Proteine viel größer ist als die alten Proteine, so dass sie die verbleibenden alten Proteine einfach verdrängen können“, fügt Fagernäs hinzu. Um herauszufinden, wie man Verunreinigungen am besten entfernt, wollte das Team einen archäologischen Knochen künstlich mit einem bekannten Material kontaminieren. Aber mit welchem? Die Kontamination der menschlichen Haut ist so umfangreich, dass es unmöglich wäre, ihren Ursprung genau zu kontrollieren. Die Verwendung eines im Labor hergestellten reinen Proteins wäre hingegen zu einfach, um eine reale Kontamination nachzubilden. „Die Antwort kam mir eines Tages, als ich mit meinem Hund Tjorven spazieren ging, der vor lauter Begeisterung über einen Abendspaziergang sabberte“, erzählt Fagernäs. Hundespeichel ist das perfekte Material für die künstliche Kontamination, da er viele verschiedene Proteine enthält, die normalerweise nicht auf einem archäologischen Knochen zu finden wären. Noch dazu stammt der Speichel von einer Art, die wir leicht identifizieren können. Fagernäs rekrutierte ihren Hund für das Projekt. Dieser machte sich an die Arbeit, einen archäologischen Knochen zu verunreinigen, damit sie anschließend im Labor verschiedene Methoden zur Entfernung der Kontamination testen konnte. Damit bewahrheitete sich das alte Sprichwort, dass der beste Freund einer Forscherin ihr Hund ist.
Neue Methoden bringen der breiteren Paläoproteomik-Gemeinschaft Nutzen
Durch die Anwendung verschiedener Verfahren konnte Fagernäs die effektivste Methode zur Identifizierung und Entfernung der Verunreinigung ermitteln, wobei die Zielproteine erhalten blieben und sich für die Analyse eigneten. Viele der Ergebnisse von PROMISE werden für die breitere paläoproteomische Gemeinschaft nutzbar sein, was die vom Team entwickelten Methoden und die Ansätze zur Bewertung der Auswirkungen von Schadstoffen betrifft. Fagernäs' Ergebnisse werden in einer von ihr mitverfassten Arbeit dargelegt, die im „Journal of Archaeological Science“ unter dem Titel „Cleaning the dead: Optimized decontamination enhances palaeoproteomic analyses of a Pleistocene hominin tooth from Khudji, Tajikistan“(öffnet in neuem Fenster) erschien, sowie in einer Folgestudie mit dem Schwerpunkt auf Zahnschmelz, die in „Scientific Reports“, „Identification and removal of contamination in palaeoproteomic analysis of dental enamel“(öffnet in neuem Fenster) veröffentlicht wurde. Dazu erläutert sie: „Die von mir – dank des Stipendiums der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen – entwickelten Methoden können nun von einer Vielzahl von Forschenden in unterschiedlichsten archäologischen und paläontologischen Kontexten angewendet werden und unser Wissen über unsere eigene evolutionäre Vergangenheit verbessern.“
