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Molecular Ancient Fish Remains Identification

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Alte Gräten weisen Fischereiwirtschaft den Weg

Für die Fischereiwirtschaft ist die Frage, wie die Fischbestände auf Veränderungen in den Fischereipraktiken und in der Umwelt reagieren werden, eine der wichtigsten Fragen überhaupt. Da die Fischbestände immer mehr unter Druck geraten, sind exakte Aufzeichnungen über die vom Menschen verursachten sowie umweltbedingten Veränderungen erforderlich, um ein Instrument zur Entwicklung wirksamer Bewirtschaftungsstrategien erschaffen zu können.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Die Archäologie ist in der Lage, die geschichtliche Entwicklung der lokalen Küstenfischerei und die Nutzung der Fischgründe durch den Menschen detailliert und über lange Zeiträume hinweg zu beschreiben. Es sind jedoch verbesserte Verfahren zur Identifizierung und Analyse von Fischgräten erforderlich, denn die Bestimmung der Arten anhand von Fischgräten und -schuppen ist mit den heute üblichen Verfahren oftmals schwierig oder unmöglich. Infolge dessen werden Fischbestände in archäologischen Berichten oft nicht auf der Ebene der Arten beschrieben und so dürfte die Artenvielfalt in der archäologischen Literatur eher unterrepräsentiert sein. Im Rahmen eines Einzelstipendiums, das Teil der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen ist, hat sich das EU-finanzierte Horizont 2020-Projekt MAFRI dieser Herausforderung gestellt und das ZooMS-Fischgrätenbestimmungssystem (Zooarchäologie durch Massenspektromie) entwickelt. Bei diesem schnellen und kostengünstigen System wird auf Protein-Barcoding zurückgegriffen, um die Proteine in dem mit den Gräten verbundenen Kollagen zu bestimmen. Interdisziplinäre Zusammenarbeit Das ZooMS-Verfahren beinhaltet den Peptidfingerabdruck des Kollagens, um bekannte Peptidsequenzen erkennen und Gräten aus archäologischen Ausgrabungen und Archiven schnell bestimmen zu können. Kollagen ist das wichtigste in Gräten und Schuppen enthaltene Strukturprotein und somit kann dieser Ansatz überall dort verfolgt werden, wo Kollagen konserviert wird. Die Massenspektren widerspiegeln die Unterschiede in der Proteinsequenz und können somit auf reproduzierbare Weise mit einem bestimmten Protein oder Fragment verknüpft werden. „Für Säugetiere stehen ausreichende Sequenzinformationen zur Verfügung, aber bei den Süßwasserfischen herrscht ein großer Artenreichtum und es sind derzeit nur wenige Sequenzen vorhanden“, erläutert die Marie-Skłodowska-Curie-Stipendiatin und Forscherin Dr. Kristine Korzow Richter. Das Forscherteam setzte ZooMS ein, um einen Rahmen für die Bestimmung auf Artenebene zu erschaffen, wobei eine Datenbank mit Fischkollagensequenzen aufgebaut und das Verfahren an mehreren archäologischen Stätten erprobt wurde. In Zusammenarbeit mit Fachleuten für moderne und archäologische Fischerei wurde Grätenreferenzmaterial beschafft und es wurden genomische Datenbanken nach genetischem Referenzmaterial durchforscht. „Nun ist es möglich, bei antiken Fischresten unter Einsatz von ZooMS sogar zwischen den Mitgliedern derselben Gattung zu unterscheiden“, erklärt Dr. Korzow Richter. Verbesserte Bestimmung In enger Zusammenarbeit mit archäologischen Fachleuten wurden die der Bestimmung unterzogenen Fischreste aus archäologischen Stätten mit denen aus der ZooMS-Analyse verglichen. „Konnten die Gräten morphologisch bestimmt werden, gab es normalerweise eine Übereinstimmung, wobei ZooMS seinen Wert unter Beweis stellte, wenn es (wie bei Fischresten üblich) keine ausreichenden Details zur Bestimmung ihrer Herkunft gab“, sagt Dr. Korzow Richter. „Die riesige Artenvielfalt bedeutet, dass die meisten Überreste mit konventionellen zooarchäologischen Ansätzen in Kombination mit begrenzten Referenzsammlungen unterhalb der Familienebene nur mühsam bestimmt werden können. Fachleute für Zooachäologie schätzen, dass nur 4 bis 10 % der Gräten auf Artenebene bestimmt werden“, erläutert Dr. Korzow Richter. Infolge dieser nicht ausreichend aufgelösten Informationen kann die Archäologie nicht das Gesamtbild der Fischerei in der Menschheitsgeschichte wahrnehmen und verstehen, wodurch ihr Beitrag zur Lösung bestehender Bewirtschaftungsprobleme in der Gegenwart in Gefahr gerät. ZooMS wird hilfreich dabei sein, diese Auflösung zu verbessern und die Vielfalt innerhalb der vom Menschen genutzten Fischpopulationen zu bestimmen. Auf diese Weise können invasive Arten der Vergangenheit – etwa der Karpfen – nachverfolgt und die Verteilung der Populationen in der Vergangenheit erforscht werden, um eine Prognose anzustellen, wie die Fischbestände durch aufgrund des Klimawandels wärmere Gewässer beeinträchtigt werden könnten. „Anhand dieses neuen Verfahrens können die Archäologenteams Genaueres über die Fischerei der Vergangenheit sagen, was einer besseren Fischereipolitik in der Zukunft dienlich sein wird“, schließt Dr. Korzow Richter.

Schlüsselbegriffe

MAFRI, Fisch, archäologisch, ZooMS, Protein, Kollagen, Sequenz, Peptid

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