5.500 Jahre altes Treponema pallidum-Genom aus Kolumbien rekonstruiert

Ein Forschungsteam hat das Genom von Treponema pallidum – dem Bakterium hinter Syphilis und verwandten Erkrankungen – aus menschlichen Überresten in Kolumbien rekonstruiert, die rund 5.500 Jahre alt sind.

Damit reicht die genetisch gesicherte Geschichte dieses Erregers mehr als 3.000 Jahre weiter zurück als bisher belegt. Zugleich deutet der Fund darauf hin, dass treponemale Bakterien in den Amerikas in der Vergangenheit vielfältiger gewesen sein könnten als die heute zirkulierenden Varianten.

Die Knochen stammen aus einem Felsunterstand in der Region Sabana de Bogotá nahe dem heutigen Bogotá; die Studie erschien in Science.

Die zentrale Botschaft ist klar: Diese Infektionen waren kein „jüngstes“ Phänomen. Sie existierten deutlich früher, als es der bislang verfügbare genetische Nachweis zeigen konnte.

„Unsere Ergebnisse zeigen das einzigartige Potenzial der Paläogenomik, zu unserem Verständnis der Evolution von Arten sowie möglicher Gesundheitsrisiken für vergangene und heutige Gemeinschaften beizutragen“, sagte der Genetiker Lars Fehren-Schmitz von der Universität von Kalifornien in Santa Cruz (UCSC).

Ein Cluster fast identischer Krankheiten

Heute wird T. pallidum mit drei eng verwandten Krankheitsformen in Verbindung gebracht – Syphilis, Frambösie und Bejel –, die durch leicht unterschiedliche Unterarten ausgelöst werden. Daneben gibt es Pinta, die meist mit Treponema carateum verknüpft wird (mitunter als Verwandter von T. pallidum eingeordnet) und vor allem die Haut betrifft.

Das grundlegende Dilemma: Genetisch sind diese Bakterien aussergewöhnlich ähnlich. Selbst wenn sich die Symptome stark unterscheiden, können die Unterschiede in der DNA sehr gering ausfallen.

Auch Skelettfunde liefern nicht immer eindeutige Hinweise. Treponemale Erkrankungen können zwar Veränderungen an Knochen hinterlassen, aber nicht verlässlich und nicht in jedem Fall. Genau hier wird alte DNA so wichtig: Sie kann Verwandtschaftsverhältnisse sichtbar machen, die sich am Knochen nicht sicher ablesen lassen.

Die uralte Form eines Erregers

Beim Vergleich des uralten Genoms mit heutigen T. pallidum-Stämmen zeigte sich: Es lässt sich nicht sauber in die drei bekannten Hauptgruppen einordnen. Es handelt sich eindeutig um T. pallidum, wirkt aber wie eine früh abzweigende Linie – verwandt mit modernen Stämmen, jedoch nicht identisch mit den Varianten, über die üblicherweise gesprochen wird.

Daraus ergibt sich eine spannende Frage: Könnte dieser Stamm mit Pinta zusammenhängen – dem schlecht kartierten Mitglied der treponemalen „Familie“?

Die Mitautorin Anna-Sapfo Malaspinas leitet eine Forschungsgruppe am SIB Schweizerischen Institut für Bioinformatik.

„Eine Möglichkeit ist, dass wir eine uralte Form des Erregers entdeckt haben, der Pinta verursacht – über den wir wenig wissen, der aber als endemisch von Mittel- bis Südamerika gilt und Symptome verursacht, die auf die Haut begrenzt sind“, sagte Malaspinas.

„Zum jetzigen Zeitpunkt können wir nicht beweisen, dass dies der Fall ist, aber es ist eine Spur, die es wert ist, weiterverfolgt zu werden.“

Einen endgültigen Stempel gibt es also noch nicht – doch gerade die fehlende Passung zu den heutigen Kategorien macht den Befund so interessant.

Eine lange evolutionäre Vorgeschichte

Mit genetischen Verfahren schätzen die Forschenden, dass sich diese alte Linie vor rund 13.700 Jahren von anderen T. pallidum-Linien abspaltete.

Das heisst nicht, dass die untersuchten Überreste so alt sind: Die Person lebte vor etwa 5.500 Jahren. Es deutet vielmehr darauf hin, dass der evolutive „Ast“ dieses Stamms wesentlich weiter zurückreicht.

Für die drei modernen Unterarten veranschlagt das Team eine spätere Aufspaltung, etwa vor 6.000 Jahren. Zusammen zeichnen diese Zahlen das Bild einer treponemalen Erregergruppe, die sich über einen langen Zeitraum entwickelt und verzweigt hat – und bei der die Amerikas früh eine Rolle spielten.

Gleichzeitig beendet der Fund nicht automatisch die seit Langem geführten Debatten darüber, wo genau die jeweiligen Krankheitsbilder ihren Ursprung haben.

Elizabeth Nelson, Molekularanthropologin und Paläopathologin an der UCSC, wies darauf hin, dass die aktuelle Genom-Evidenz die langjährige Kontroverse über den Ursprung der Krankheitssyndrome selbst nicht auflöst.

„Aber sie zeigt, dass es diese lange evolutionäre Geschichte treponemaler Erreger gibt, die sich in den Amerikas bereits Tausende Jahre früher diversifizierte als bisher bekannt“, sagte Nelson.

„Unsere Ergebnisse verschieben die Verbindung von T. pallidum mit dem Menschen um Tausende Jahre nach hinten, möglicherweise auf mehr als 10.000 Jahre zurück bis ins Spätpleistozän“, sagte Davide Bozzi, Forscher an der Universität Lausanne.

Ein überraschender Gast

Dass dieser Erreger überhaupt entdeckt wurde, war beinahe Zufall. Ursprünglich sequenzierte das Team die DNA der Person, um Fragen zur frühen menschlichen Bevölkerungsentwicklung zu untersuchen.

Dabei entstand ein aussergewöhnlich grosser Datensatz – rund 1,5 Milliarden DNA-Fragmente –, deutlich mehr als die meisten Projekte zu alter DNA erzeugen.

Bei einer Routineprüfung fanden zwei Gruppen unabhängig voneinander Spuren von T. pallidum: eine an der UCSC, die andere an der Universität Lausanne.

Weil die Sequenzierung so tief war, liess sich das Erregergenom rekonstruieren, ohne die speziellen „Anreicherungsschritte“ einsetzen zu müssen, die bei alten Mikroben häufig erforderlich sind.

Noch bemerkenswerter: Am Skelett zeigten sich keine offensichtlichen Anzeichen einer treponemalen Erkrankung, und der beprobte Knochen war eine Tibia (Schienbein) – nicht das sonst oft bevorzugte Material wie etwa Zähne.

Das weist auf etwas Relevantes für künftige Arbeiten hin: Wenn die Datenqualität hoch genug ist, könnten weder sichtbare Läsionen noch „perfekte“ Probentypen zwingend nötig sein, um aussagekräftige Erreger-DNA zu gewinnen.

Warum das heute wichtig ist

Die Rekonstruktion uralter Erregergenome ist mehr als akademische Detailarbeit. Sie hilft zu verstehen, wie Krankheiten sich entwickeln, wie sich Linien aufspalten und diversifizieren – und welche Veränderungen möglicherweise in Zukunft wieder auftreten könnten.

Je besser die tiefere Geschichte eines Pathogens bekannt ist, desto fundierter lässt sich einschätzen, wozu es grundsätzlich fähig ist.

Das Team betonte ausserdem, dass es vor der Veröffentlichung gezielt den Austausch mit Gemeinschaften in Kolumbien gesucht hat – denn es geht nicht nur um „Daten“, sondern um einen Teil lokaler Menschheitsgeschichte.

„Dieser Prozess war entscheidend, weil die Ergebnisse eng mit der medizinischen und kulturellen Geschichte Kolumbiens verbunden sind“, erklärte Delgado.

„Die Einbindung von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, Studierenden sowie indigenen und nicht-indigenen Mitgliedern der Gemeinschaft stellt sicher, dass die Ergebnisse ethisch verantwortungsvoll kommuniziert und in Partnerschaft mit lokalen Gemeinschaften interpretiert werden.“

„Dieser Ansatz schafft Vertrauen, unterstützt den verantwortungsvollen Umgang mit sensiblen Entdeckungen und stärkt lokales Eigentum an Wissen.“

Am Ende verlängert das 5.500 Jahre alte Genom nicht nur eine Zeitleiste – es legt nahe, dass der treponemale „Stammbaum“ früher Äste hatte, die bislang nicht einmal benannt sind.

Die Forschung wurde in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.