Erster Nachweis alter menschlicher DNA an Höhlenwänden – Neue Perspektiven für die Archäologie

Die im Fachjournal Nature Communications veröffentlichte Studie entstand im Rahmen des Forschungsprojekts „First Art“, das sich mit der Datierung und Analyse früher Höhlenkunst beschäftigt. Die Ergebnisse eröffnen neue Perspektiven für die archäologische Forschung, da sie zeigen, dass Höhlenwände selbst als Träger genetischer Informationen dienen können.

Das von Forschern aus Spanien und Portugal geleitete Projekt untersucht die Entstehung der frühesten Höhlenkunst. Gemeinsam mit Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie wurde das Untersuchungsprogramm nun um paläogenetische Analysen erweitert.

Auf der Suche nach DNA in der Felskunst

Bislang stammte alte menschliche DNA vor allem aus Knochen, Sedimenten oder – in jüngerer Zeit – aus Artefakten aus Knochenmaterial. Die aktuelle Studie prüfte erstmals systematisch, ob sich genetische Spuren auch direkt von Höhlenwänden und Höhlenmalereien gewinnen lassen.

Für die Untersuchung analysierte das Forschungsteam 24 Malereipaneele aus elf Höhlen. Dazu gehörten Punkte, Linien, Handabdrücke sowie Pigmentreste von figürlichen Darstellungen aus der berühmten Höhle von Altamira. Mit modernen Verfahren zur DNA-Extraktion und Sequenzierung wurden pigmentierte und unpigmentierte Wandproben untersucht und mit DNA aus Sedimenten, Knochen und Farbresten verglichen.

Überraschender Fund in Portugal und Spanien

Der entscheidende Nachweis gelang in der Escoural-Höhle in Portugal. Dort fanden die Wissenschaftler alte menschliche DNA in einer pigmentierten Kalzitkruste, die mit Felskunst in Verbindung steht. Noch überraschender war jedoch ein weiterer Befund: Menschliche DNA tauchte auch an mehreren unbemalten Bereichen der Höhlenwände auf.

Insgesamt enthielten fünf der 120 untersuchten Proben authentische alte menschliche mitochondriale DNA. Neben einer Probe aus einem bemalten Bereich der Escoural-Höhle stammten zwei weitere Proben aus unpigmentierten Wandpartien derselben Höhle. Zwei weitere Funde gelangen in der spanischen Covarón-Höhle in unmittelbarer Nähe von Felskunst.

Besonders aussagekräftig waren zwei Proben, in denen keinerlei tierische mitochondriale DNA nachgewiesen werden konnte. Dies spricht stark dafür, dass die genetischen Spuren unmittelbar von Menschen stammen und durch Speichel, Schweiß oder andere Körperflüssigkeiten auf die Höhlenwand gelangten.

Andere Proben enthielten sowohl menschliche als auch tierische DNA. In diesen Fällen halten die Forscher eine indirekte Ablagerung über Sedimente oder Wasser für wahrscheinlicher.

Direkte Verbindung zur Höhlenkunst bleibt offen

Ein zentrales Ziel der Untersuchung bestand darin, mögliche genetische Spuren der Hersteller von Höhlenkunst nachzuweisen.

„Wir wissen, dass ein Teil der Kunst durch das Aufblasen oder Reiben von Pigmenten auf die Höhlenwände erzeugt wurde. Mithilfe modernster Analysemethoden wollten wir feststellen, ob diese Art des Kontakts Spuren von DNA in der Felskunst hinterlassen haben könnte und ob sich möglicherweise sogar genetische Profile der Urheberinnen und Urheber gewinnen lassen“, sagt Hipólito Collado Giraldo, Archäologe und Spezialist für Felskunst bei der Regionalregierung der Extremadura in Spanien, der das „First Art“-Team ins Leben gerufen hat.

Ein direkter Zusammenhang zwischen den DNA-Spuren und der Entstehung der Kunstwerke konnte jedoch noch nicht nachgewiesen werden.

„Auch wenn wir die von uns gefunden Spuren alter menschlicher DNA nicht direkt mit der Entstehung der Höhlenkunst in Verbindung bringen können, ist dies der erste Nachweis, dass menschliche DNA über Jahrtausende hinweg an Höhlenwänden erhalten bleiben kann“, sagt Alba Bossoms Mesa, Erstautorin der Studie und Doktorandin am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig. „Es ist faszinierend, dass wir möglicherweise einen neuen Weg entdeckt haben, um die Anwesenheit prähistorischer Menschen zu untersuchen.“

Hinweise auf die Menschen hinter den Spuren

Die genetischen Analysen lieferten erste Informationen über die Personen, von denen die DNA stammt. Drei Proben wurden überwiegend Frauen zugeordnet, eine Probe überwiegend Männern. Bei einer weiteren Probe war keine Geschlechtsbestimmung möglich.

Besonders aufschlussreich waren die DNA-Spuren aus der Covarón-Höhle. Sie lassen sich alten modernen Menschen zuordnen und zeigen genetische Ähnlichkeiten zu bekannten westeuropäischen Jäger-und-Sammler-Gruppen, die bereits von der Iberischen Halbinsel bekannt sind.

Damit wird deutlich, dass Höhlenwände nicht nur Hinweise auf menschliche Anwesenheit liefern können, sondern potenziell auch Informationen zur biologischen Herkunft ihrer Nutzer enthalten.

Altamira zeigt die Grenzen der Methode

Nicht jeder vielversprechende Fundort führt allerdings zum Erfolg. Die Forscher untersuchten auch einen prähistorischen Vogelknochen aus Altamira, der vermutlich zum Aufblasen von rotem Ocker verwendet wurde. Trotz der Hoffnung auf erhaltene Speichelspuren ließ sich daraus keine alte menschliche DNA gewinnen.

Nach Einschätzung des Forschungsteams dürfte dies auf starke moderne Verunreinigungen sowie die geringe verfügbare Probenmenge zurückzuführen sein. Der Befund verdeutlicht, wie empfindlich genetisches Material auf äußere Einflüsse reagiert und wie schwierig sein Erhalt über lange Zeiträume sein kann.

Neue Fragen für die Archäologie

„Diese Studie verändert unsere Vorstellung davon, wo alte DNA zu finden ist, grundlegend“, sagt Matthias Meyer, Paläogenetiker am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie und Seniorautor der Studie, die er gemeinsam mit Hipólito Collado Giraldo leitete. „Wir waren überrascht zu sehen, dass alte DNA nicht nur aus pigmentierten Proben, sondern auch von Höhlenwänden gewonnen werden kann, die keinerlei sichtbare Hinweise auf frühere menschliche Aktivitäten zeigen. Wir können nun neue Fragen stellen: Wer hat diese Wand berührt? War es ein Mann oder eine Frau? Zu welcher Population gehörte diese Person? Wie weit drangen Menschen in der Vergangenheit in tiefe Höhlensysteme vor?“

Die Entdeckung eröffnet neue Wege, prähistorisches Verhalten zu erforschen, ohne empfindliche Fundstätten wesentlich zu beeinträchtigen. Höhlenwände könnten künftig als genetische Archive dienen, die Auskunft über die Nutzung von Höhlen, Bewegungsmuster und die Herkunft früher Menschengruppen geben.

Viel Potenzial – aber noch geringe Erfolgsquote

Die Studie zeigt zugleich die Grenzen der Methode. Nur in einem der 24 untersuchten Felskunst-Paneele konnte menschliche DNA direkt nachgewiesen werden. Offenbar bleiben genetische Spuren nur unter günstigen Bedingungen erhalten, etwa wenn sie durch mineralische Ablagerungen geschützt werden.

„Die Erhaltung menschlicher DNA an Höhlenwänden ist sehr variabel“, sagt Bossoms Mesa. „Aber wenn sie erhalten bleibt, erzählt sie eine eindrucksvolle Geschichte. Auch wenn diese ersten Ergebnisse vielversprechend sind, sollte unsere Priorität nun darin liegen, die Methoden weiterzuentwickeln und besser zu verstehen, unter welchen Bedingungen wir mit einer höheren Erfolgsquote rechnen können.“

Für die Forscher markieren die Ergebnisse dennoch einen wichtigen Ausgangspunkt. Künftige Untersuchungen sollen weitere Höhlen, Kunststile und Herstellungstechniken einbeziehen.

„Das ist erst der Anfang“, ergänzt Meyer. „Wir wissen nun, dass Höhlenwände genetische Archive sind, mit denen sich die Anwesenheit von Menschen in der Vergangenheit nachweisen lässt. Unser nächster Schritt besteht darin, weitere Fundstätten, Kunststile und Techniken, insbesondere Handabdrücke und figürliche Kunst, in Höhlen mit guter molekularer Erhaltung zu untersuchen – sofern minimalinvasive Probenentnahmen möglich sind.“