Geschichten aus der Pestgrube Understand article

Übersetzt von Kathrin Schäker. Um die Ursachen des Schwarzen Todes zu untersuchen, werden Archäologie und Genetik kombiniert

Mit freundlicher Genehmigung
von Spooky Pooka, Wellcome
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Der Schwarze Tod ist zweifellos eine der bekanntesten Krankheiten der Menschheitsgeschichte. Während er in der Mitte des 14. Jahrhunderts in Asien und Europa wütete, reduzierte er die europäische Bevölkerungszahl in städtischen Ballungszentren innerhalb von nur 5 Jahren (1347–1351)w1 um 50%. Dieser enorme Blutzoll hatte langfristige Auswirkungen auf die europäische Kultur: Der starke Rückgang der Bauernklasse destabilisierte das Feudalsystem und ebnete den Weg für vorteilhaftere Wirtschaftsformen. Bald konnten Bürger eigenes Land besitzen und eigene Feldfrüchte anbauen.

Viele historische Aufzeichnungen dokumentieren den Weg des Schwarzen Todes innerhalb des mittelalterlichen Europas und manche beinhalten sogar genaue Schilderungen der grauenvollen Symptome dieser Krankheit. Das herausragende Merkmal der „großen Pestilenz“, wie sie zu dieser Zeit genannt wurde, war das Vorhandensein einer einzelnen eigroßen Schwellung an irgendeiner Stelle des Körpers. Aufgrund dieses Merkmales gehen Medizinhistoriker heute davon aus, dass es sich bei der Krankheit um einen ungewöhnlich aggressiven Ausbruch der Beulenpest, ausgelöst durch das Bakterium Yersinia pestis, gehandelt hat. Die Pest befällt normalerweise Nagetiere, bei denen die Krankheit untereinander mittels Flohbisse übertragen wird. Menschen sind eine von über 200 Säugetierarten, die als Wirtsart für Y. pestis Infektionen empfänglich sind und unter bestimmten Bedingungen, die wir bis heute noch nicht ganz verstehen, kann die Krankheit von Nagern auf Menschen übertragen werden. Heutzutage gibt es weltweit immer noch ungefähr 2000 Y. pestis Infektionen pro Jahr, aber dies ist nichts im Vergleich mit dem Schwarzen Todw2.

Ein Arzt trägt Kleidung, die
vor der Pest schützen
sollte. Die Menschen
dachten, dass sich die
Krankheit über faule Luft
verbreitet.

Mit freundlicher Genehmigung
von Wellcome Library, London

Die Frage warum die Menschen dem Schwarzen Tod unterlagen, ist noch immer nicht geklärt. Denn ein kurzer Spaziergang durch eine U-Bahn Station jeder großen Stadt wird Dir zeigen, dass unser Leben nicht wirklich rattenfrei ist. Liegt es vielleicht daran, dass die Menschen damals unter Bedingungen lebten, die für bakterielle Infektionen förderlicher waren? Waren die Menschen im Mittelalter einfach anfälliger für diese Krankheit, vielleicht wegen ihrer Gene? Oder war das Bakterium selbst in einer bestimmten Weise anders, so dass es virulenter war? Eine Antwort könnten vielleicht die Skelette von Menschen geben, die in Pestgruben in London, England, während der Hochzeit des Schwarzen Todes begraben wurden.

Tief graben

Warst Du schon mal in der U-Bahn Station Tower Hill in London? Wenn ja, befandest Du Dich gegenüber einer altertümlichen Begräbnisstätte für Pestopfer. Von 1986 bis 1988 hoben Archäologen des Museum of London diese mittelalterliche Pestgrube aus und bargen die Skelette von 600 Menschen (und es sind immer noch mehr als 2000 dort begraben!)w3.

Ich gehöre zu einer Arbeitsgruppe, die in den Zähnen dieser Skelette kleine Stücke der Y. pestis DNS, die vielleicht die letzten 700 Jahre im Erdreich überlebt hat, suchen.

Weil der harte äußere Zahnschmelz die DNS in dem Innern des Zahnes über die Jahrhunderte beschützt, sind die Zähne hierfür die besten Bestandteile des Skelettes. Du kannst Dir diese Kombination aus Archäologie und Molekularbiologie als unser Fernrohr für den Blick in die Vergangenheit vorstellen. Dank der wissenschaftlichen Entwicklung der letzten Jahre können wir nun winzige Stücke DNS altertümlicher Krankheiten einfangen und nach Hinweisen suchen, wie sich die Gene im Laufe der Zeit verändert haben. Diese Unterschiede helfen uns dann herauszufinden, wie sich Pathogene weiterentwickeln.

Zahnextraktion

Nach dem Einsammeln der Zähne werden sie einem chemischen Prozess unterzogen, um die DNS-Moleküle aus den erhaltenen Zellen zu isolieren. Unglücklicherweise erhalten wir so willkürlich DNS verschiedener Quellen – Pflanzen, Menschen, Erde, Bakterien – und irgendwo in diesem gigantischen molekularen Heuhaufen sind die winzigen Stücke antiker Pathogen-DNS. Das Problem ist sie zu finden.

Aufbau eines Zahnes. Der
harte Zahnschmelz
beschützt die DNS über
Jahre hinweg.

Mit freundlicher Genehmigung
von iStock

Wir wenden eine Methode an, die sich DNS-capture (engl. für fangen) nennt, um diese bestimmten Stücke DNS zu erhalten. Es ist ein bisschen wie fischen, jedoch statt einen Fisch zu fangen, fangen wir Moleküle. Wir designen Fallen, die zu Teilen des genetischen Codes des Y. pestis Zielbereiches, den wir suchen, passen und fangen an in unserem gigantischen Heuhaufen zu fischen, indem wir Fragmente rausziehen, die passen. Der ganze Vorgang dauert ungefähr eine Woche und am Ende haben wir etwas Flüssigkeit, so viel wie ein Regentropfen, die hoffentlich Stücke des genetischen Codes des alten Pathogens, der für hunderte von Jahren im Zahn überlebt hat, enthält.

Wir erhalten keinen langen DNS-Strang, der für Y. Pestis codiert. Stattdessen haben wir eine ganze Menge winziger DNS-Fragmente. Mithilfe eines Computers (und eines Computerspezialisten!) können wir dann das Puzzle zusammensetzen und rekonstruieren so das altertümliche Genom dieser Krankheit. Aber keine Angst – das ist nur eine Datei in einem Computer, die Pest ist nicht wirklich in unserem Labor!

Aushebung der Pestgrube.
Mit freundlicher Genehmigung
von Museum of London
Archaeology

Mit dem rekonstruierten Genom als Datei können wir die alte Krankheit mit den Versionen von Y. pestis, die heute im Umlauf sind, vergleichen und herausfinden, ob es sich im Laufe der Zeit verändert hat. Interessanterweise ist die altertümliche Pest fast identisch mit dem Y. pestis Bakterium, das es heute gibt, das ist etwas was wir nicht erwartet hatten.

Das bedeutet, dass die altertümliche Krankheit wahrscheinlich nicht virulenter als die heutige war. Also haben sich wahrscheinlich eher die Menschen verändert und nicht die Krankheit.

Wir könnten heute ganz einfach unter Bedingungen leben, die großflächige Infektionen wie die, die das mittelalterliche Europa geplagt hat verhindern, aber eine interessantere Möglichkeit ist, dass unsere Gene sich verändert haben, damit wir besser mit dieser bestimmten Krankheit umgehen können. Der nächste Schritt ist altertümliche Menschen zu untersuchen, um zu sehen, ob deren Gene anders als unsere sind. Eindeutig gibt es noch mehr Geheimnisse in den alten Knochen und jetzt haben wir das Wissen und die Erfahrung um unsere Detektivarbeit fortzusetzen!

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Web References

  • w1 – Eine interaktive Karte, die zeigt wie sich der Schwarze Tod innerhalb ein paar kurzer Jahre in Europa ausbreitete.
  • w2 – Das Education Portal informiert über die Mikrobiologie von Yersinia pestis, inklusive Videos und Ratespiele.
  • w3 – Sie erhalten auch weitere Informationen über die Pest in London vom Museum of London.

Resources

  • Das Spiel Plague Inc. wurde in Verbindung mit dem Wellcome Trust entwickelt und ist eine Mischung aus Strategie und realistischer Simulation, erhältlich für Mobiltelefone und PCs. Als Pathogen must Du dich kontinuierlich weiterentwickeln um eine globale Seuche zu werden.
  • Die Pest ist eine zoonotische Infektion, die von Tieren an Menschen weitergegeben wird. In Issue 27 kannst Du mehr darüber erfahren, wie Krankheitserreger diesen Sprung schaffen.

Author(s)

Dr. Kirsten Bos ist eine Post-Doktorandin am Institut für Naturwissenschaftliche Archäologie der Universität Tübingen, wo sie die Genetik altertümlicher Krankheiten erforscht. Kirsten promovierte an der McMaster University in Kanada über die Genetik des Schwarzen Todes.


Review

Dieser Artikel ist für interdisziplinäres Lernen geeignet. Lehrer der Naturwissenschaften könnten ihn als Basis für Projekte in Molekularbiologie, Biochemie der DNS oder Mikrobiologie und auch zur Verknüpfung mit Elementen der Bioinformatik nutzen.

Der Artikel könnte bei der Diskussion über Übertragung, Verbreitung und Entwicklung mancher ansteckender Krankheiten, wie dem Schwarzen Tod, helfen. Die Schüler lernen die aktuellen Forschungen der Biologie von Y. pestis und das Ausmaß der Infektionen dieses Bakteriums pro Jahr in Europa und der ganzen Welt zu verstehen und können dies mit Informationen über die Geschichte des Schwarzen Todes vergleichen.

Dieser Artikel wäre auch hilfreich bei einem Projekt der Analyse der Zahnstruktur der Menschen und wie man diese für DNS-Isolationen verwendet, wie auch die Techniken, die verwendet werden um heutige und altertümliche Fragmente der Y. pestis DNS und die anderer Bakterien mit der menschlichen DNS zu vergleichen. Eine weiterführende Aufgabe für die Studenten wäre sie hypothetische Aufstellungen machen zu lassen, über die Zukunft dieser Forschungsgebiete und insbesondere über die Nützlichkeit für uns, bezüglich des Verständnisses der Veränderung unserer Gene.


Marina Minoli, Fachdidaktikerin an der Agora University Active Science, Italien




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