Der Fund stammt aus dem Permafrostboden im Norden Kanadas und ist etwa 700.000 Jahre alt. Es handelt sich um einen Hinterhuf-Knochen eines Pferdes aus dem mittleren Pleistozän. Dass sich aus diesem Fund Erbmaterial gewinnen lässt, ist schon etwas Besonderes. Aber nun haben Forscher der Universität Kopenhagen nicht nur ein paar Erbgutschnipsel gefunden, sondern das ganze ursprüngliche Pferdeerbgut rekonstruiert.
Der Evolutionsbiologe David Lambert von der Griffith University in Nathan, Australien, sieht darin einen Riesenfortschritt für die Forschung mit alter DNA.
"Diese Veröffentlichung ist ein Meilenstein. Da besteht kein Zweifel. Der bisherige Rekord für die Entzifferung alter Genome lag bei knapp 80.000 Jahren, und nun wurde er fast um das Zehnfache übertroffen."
Eingefroren im Erdboden, abgeschirmt von Wasser und Luft, hat die Erbsubstanz 700.000 Jahre gut überstanden. Natürlich ist sie in Millionen Einzelstücke zerfallen, jedes nur 25 bis 75 genetische Buchstaben lang. Für die Wissenschaftler um Ludovic Orlando am Zentrum für Geogenetik der Universität Kopenhagen ging es bei der Präparation darum, dass so wenig kostbare DNA wie möglich verloren geht.
"Wenn man das Material besonders schonend bearbeitet, bleiben die meisten Erbmoleküle erhalten. Bei jedem Reinigungsschritt geht Erbmaterial verloren. Stattdessen haben wir die Probe kaum behandelt und dann sequenziert, mit einem der modernsten Automaten zur Genom-Entzifferung."
Im Computer entstand dann aus den zahlreichen zerstückelten Erbinformationen ein zusammenhängendes Genom. Dazu nahmen die Forscher die Erbinformation heute lebender Pferde zu Hilfe. Diese Daten bildeten das Gerüst für das 700.000 Jahre alte Pferdegenom. So konnten Bioinformatiker die Erbgut-Schnipsel richtig platzieren und den genetischen Bauplan des Pleistozän-Pferdes nach und nach richtig zusammensetzen.
Dennoch bleiben zahlreiche Lücken und Fehler. Es ist eher eine Erbgut-Skizze als ein fertiger Bauplan, räumt Ludovic Orlando ein.
"Von der Menge her haben wir das Erbgut 1,12 Mal sequenziert. Dennoch fehlen einige Bereiche. Andere haben wir doppelt und dreifach entziffert. Für vergleichende Untersuchungen des Erbguts ist die Qualität hervorragend und besser."
Die Erbinformation aus dem Pleistozän liefert neue Einsichten über die Evolution der Pferde. Erste Vergleiche mit den Genomen anderer Pferde und eines Esels zeigen, dass die Abstammungslinie der Pferde mit 4,5 Millionen Jahren etwa doppelt so alt ist wie bislang angenommen. Der biologische Stammbaum muss korrigiert werden, sagen die dänischen Forscher.
Das Besondere aber ist, dass sich nach 700.000 Jahren ein Erbgut im Computer rekonstruieren lässt. Das hätte vor ein paar Jahren niemand für möglich gehalten. Für Ludovic Orlando und seine Kollegen an der Universität Kopenhagen ist das erst ein Anfang.
"Das Gleiche könnte auch bei Funden gelingen, die bei gemäßigten Temperaturen überdauert haben, ohne Permafrost, wenn die Funde gut genug erhalten sind, zum Beispiel in Höhlen. Bis zu einer Million Jahre ist jetzt alles möglich. Wir haben eine Tür geöffnet und könnten das Erbgut vieler ausgestorbener Arten erforschen, und auch menschliche Fossilien. So können wir unseren eigenen Ursprung besser rekonstruieren."
Man muss es einfach nur versuchen, meinen die dänischen Wissenschaftler. Interessante Kandidaten für die nächsten Genom-Rekonstruktionen gibt es genug, wie den Homo heidelbergensis oder den Homo erectus.
Der Evolutionsbiologe David Lambert von der Griffith University in Nathan, Australien, sieht darin einen Riesenfortschritt für die Forschung mit alter DNA.
"Diese Veröffentlichung ist ein Meilenstein. Da besteht kein Zweifel. Der bisherige Rekord für die Entzifferung alter Genome lag bei knapp 80.000 Jahren, und nun wurde er fast um das Zehnfache übertroffen."
Eingefroren im Erdboden, abgeschirmt von Wasser und Luft, hat die Erbsubstanz 700.000 Jahre gut überstanden. Natürlich ist sie in Millionen Einzelstücke zerfallen, jedes nur 25 bis 75 genetische Buchstaben lang. Für die Wissenschaftler um Ludovic Orlando am Zentrum für Geogenetik der Universität Kopenhagen ging es bei der Präparation darum, dass so wenig kostbare DNA wie möglich verloren geht.
"Wenn man das Material besonders schonend bearbeitet, bleiben die meisten Erbmoleküle erhalten. Bei jedem Reinigungsschritt geht Erbmaterial verloren. Stattdessen haben wir die Probe kaum behandelt und dann sequenziert, mit einem der modernsten Automaten zur Genom-Entzifferung."
Im Computer entstand dann aus den zahlreichen zerstückelten Erbinformationen ein zusammenhängendes Genom. Dazu nahmen die Forscher die Erbinformation heute lebender Pferde zu Hilfe. Diese Daten bildeten das Gerüst für das 700.000 Jahre alte Pferdegenom. So konnten Bioinformatiker die Erbgut-Schnipsel richtig platzieren und den genetischen Bauplan des Pleistozän-Pferdes nach und nach richtig zusammensetzen.
Dennoch bleiben zahlreiche Lücken und Fehler. Es ist eher eine Erbgut-Skizze als ein fertiger Bauplan, räumt Ludovic Orlando ein.
"Von der Menge her haben wir das Erbgut 1,12 Mal sequenziert. Dennoch fehlen einige Bereiche. Andere haben wir doppelt und dreifach entziffert. Für vergleichende Untersuchungen des Erbguts ist die Qualität hervorragend und besser."
Die Erbinformation aus dem Pleistozän liefert neue Einsichten über die Evolution der Pferde. Erste Vergleiche mit den Genomen anderer Pferde und eines Esels zeigen, dass die Abstammungslinie der Pferde mit 4,5 Millionen Jahren etwa doppelt so alt ist wie bislang angenommen. Der biologische Stammbaum muss korrigiert werden, sagen die dänischen Forscher.
Das Besondere aber ist, dass sich nach 700.000 Jahren ein Erbgut im Computer rekonstruieren lässt. Das hätte vor ein paar Jahren niemand für möglich gehalten. Für Ludovic Orlando und seine Kollegen an der Universität Kopenhagen ist das erst ein Anfang.
"Das Gleiche könnte auch bei Funden gelingen, die bei gemäßigten Temperaturen überdauert haben, ohne Permafrost, wenn die Funde gut genug erhalten sind, zum Beispiel in Höhlen. Bis zu einer Million Jahre ist jetzt alles möglich. Wir haben eine Tür geöffnet und könnten das Erbgut vieler ausgestorbener Arten erforschen, und auch menschliche Fossilien. So können wir unseren eigenen Ursprung besser rekonstruieren."
Man muss es einfach nur versuchen, meinen die dänischen Wissenschaftler. Interessante Kandidaten für die nächsten Genom-Rekonstruktionen gibt es genug, wie den Homo heidelbergensis oder den Homo erectus.