Die Kameras rollen, als die DNA-Experten Carsten Pusch und Albert Zink eine Reihe von farbigen Spitzen auf ihrem Computerbildschirm untersuchen. Es gibt eine dramatische Pause. „Mein Gott!“, flüstert Pusch, die Worte werden von seiner OP-Maske gedämpft. Dann umarmen sich die beiden und schütteln sich die Hände, begleitet vom Gelächter und Beifall ihrer ägyptischen Kollegen. Sie haben allen Grund, mit sich selbst zufrieden zu sein. Nach monatelanger mühsamer Arbeit haben sie endlich ihre Analyse der 3.300 Jahre alten DNA der Mumie von König Tutanchamun abgeschlossen.

Die Analyse – von Tutanchamun und zehn seiner Verwandten – war die jüngste in einer Reihe von Studien, in denen über die Analyse der DNA altägyptischer Mumien berichtet wurde und die im vergangenen Jahr in der Discovery Channel-Dokumentation King Tut Unwrapped vorgestellt und im Journal of the American Medical Association (JAMA)1 veröffentlicht wurde. Die Arbeit, die offenbar Aufschluss über die familiären Beziehungen der Mumien und ihre Krankheiten wie Tuberkulose und Malaria gibt, scheint einen noch nie dagewesenen Einblick in das Leben und die Gesundheit der alten Ägypter zu geben und eine neue Ära der „molekularen Ägyptologie“ einzuläuten. Nur stellt die Hälfte der Forscher auf diesem Gebiet jedes Wort davon in Frage.

Betritt man die Welt der altägyptischen DNA, wird man aufgefordert, zwischen zwei alternativen Realitäten zu wählen: einer, in der DNA-Analysen Routine sind, und einer, in der sie unmöglich sind. Der Bereich der antiken DNA ist absolut zweigeteilt“, sagt Tom Gilbert, der zwei Forschungsgruppen am Center for GeoGenetics in Kopenhagen leitet, einem der weltweit führenden Labors für antike DNA.“

Da sie ihre Differenzen nicht beilegen können, veröffentlichen beide Seiten in unterschiedlichen Fachzeitschriften, nehmen an unterschiedlichen Konferenzen teil und bezeichnen sich gegenseitig als „Gläubige“ und „Skeptiker“ – wenn sie sich nicht gerade gegenseitig ignorieren. Die Tutanchamun-Studie hat die seit langem bestehenden Spannungen zwischen den beiden Lagern neu entfacht, wobei die Skeptiker behaupten, dass die Ergebnisse dieser Studie, wie auch die der meisten anderen, durch Verunreinigungen erklärt werden können. Die Sequenzierungstechniken der nächsten Generation könnten jedoch bald in der Lage sein, die Spaltung ein für alle Mal zu lösen, da sie die Sequenzierung alter, degradierter DNA erleichtern. Aber im Moment, sagt Zink, „ist es wie eine religiöse Sache. Wenn unsere Arbeiten von einer der anderen Gruppen begutachtet werden, bekommt man Kommentare wie ‚Ich glaube nicht, dass das möglich ist‘. Dagegen lässt sich nur schwer etwas sagen.“

Aufstieg und Fall

Die Meinungsverschiedenheiten gehen auf die Anfänge der Erforschung alter DNA zurück. In den 1980er Jahren behauptete ein junger Doktorand namens Svante Pääbo hinter dem Rücken seines Doktorvaters an der Universität von Uppsala in Schweden, er habe geschafft, was niemand sonst für möglich gehalten hatte: Kern-DNA aus einer 2.400 Jahre alten ägyptischen Mumie zu klonen2. Schon bald erkannten die Forscher, dass sie mit einer neuen Technik, der Polymerase-Kettenreaktion (PCR), winzige DNA-Mengen aus alten Proben amplifizieren konnten. Die Aufregung war groß, als DNA aus einer Reihe von antiken Quellen gefunden wurde, darunter in Bernstein konservierte Insekten und sogar ein 80 Millionen Jahre alter Dinosaurier3.

Mumien aus dem Grab von König Tutanchamun stehen im Mittelpunkt eines Streits über die DNA-Analyse.B. IVERSON & B. QUILLICCI

Dann kam der Absturz. Es stellte sich heraus, dass die PCR, die im besten Fall anfällig für Verunreinigungen ist, besonders riskant ist, wenn man mit winzigen Mengen alter, aufgebrochener DNA arbeitet. Schon eine Spur moderner DNA – etwa von einem Archäologen, der mit einer Probe hantiert hat – kann ein Ergebnis zunichte machen. Die „Dinosaurier“-DNA gehörte zu einem modernen Menschen, ebenso wie Pääbos bahnbrechender Klon. Als die Forscher begannen, strenge Vorsichtsmaßnahmen zu treffen4, einschließlich der Wiederholung der Ergebnisse in unabhängigen Labors, waren die Versuche, DNA aus ägyptischen Mumien zu gewinnen, wenig erfolgreich5.

Das ist keine Überraschung, sagen Skeptiker. Die DNA zerfällt mit der Zeit, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die mit der Temperatur zunimmt. Nach Tausenden von Jahren im heißen Klima Ägyptens ist es äußerst unwahrscheinlich, dass Mumien DNA-Fragmente enthalten, die groß genug sind, um durch PCR vervielfältigt zu werden. „Der Erhaltungszustand der meisten ägyptischen Mumien ist eindeutig schlecht“, sagt Pääbo, der jetzt am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthroplogie in Leipzig arbeitet und zu den führenden Wissenschaftlern auf diesem Gebiet gehört. Der Antike-DNA-Forscher Franco Rollo von der Universität Camerino in Italien ging sogar so weit zu testen, wie lange die DNA von Mumien überleben könnte. Er untersuchte eine Reihe von Papyrusfragmenten unterschiedlichen Alters, die unter ähnlichen Bedingungen wie die Mumien aufbewahrt wurden. Er schätzte, dass DNA-Fragmente, die groß genug sind, um durch PCR identifiziert zu werden – etwa 90 Basenpaare lang – nach nur etwa 600 Jahren verschwunden sein würden.

Gleichwohl haben konkurrierende Forscher einen stetigen Strom von Veröffentlichungen über DNA veröffentlicht, die aus bis zu 5.000 Jahre alten ägyptischen Mumien gewonnen wurde. Zink und seine Kollegen haben Hunderte von Mumien untersucht und behaupten, DNA von einer Reihe von Bakterien gefunden zu haben, darunter Mycobacterium tuberculosis, Corynebacterium diphtheriae und Escherichia coli sowie die Parasiten, die für Malaria und Leishmaniose verantwortlich sind.

In einer viel beachteten Studie im letzten Jahr berichtete ein Team unter der Leitung der Mikrobiologin Helen Donoghue vom University College London, dass sie DNA von M. Tuberkulose in Dr. Granvilles Mumie7 – benannt nach dem Arzt Augustus Granville, der 1825 als erster eine Mumie obduzierte.

Zumindest im Fall der Tuberkulose (TB) widerspricht Donoghue vehement der Vorstellung, dass DNA in ägyptischen Mumien nicht überleben kann. Mykobakterien wie M. tuberculosis haben Zellwände, die reich an Lipiden sind, die sich langsam abbauen und die DNA schützen, argumentiert sie. Donoghue behauptet, dass sie in vielen Fällen das Vorhandensein des Bakteriums durch den direkten Nachweis dieser Lipide bestätigt hat. Sie sagt, dass die extremen Anti-Kontaminationsmaßnahmen, die von den großen DNA-Labors gefordert werden, für alte mikrobielle DNA nicht so wichtig sind wie für menschliche DNA. Schließlich, so Donoghue, weisen moderne Diagnoselabors Tuberkulose routinemäßig mit PCR nach – was darauf schließen lässt, dass der Test nicht so anfällig für Verunreinigungen ist, wie die Skeptiker befürchten. Donoghue ist der Ansicht, dass „einige der Vorsichtsmaßnahmen, von denen sie sprechen, im Vergleich zu jedem Diagnoselabor im Lande völlig übertrieben sind“.

Die Skeptiker sind unbeeindruckt. Ohne strengste Kontrollen ist es unmöglich, nachzuweisen, dass mikrobielle Sequenzen von alter DNA und nicht von verwandten modernen Mikroben stammen, sagt Gilbert. „Woher weiß man, dass man TB hat und nicht ein anderes Bakterium mit einer ähnlichen DNA-Sequenz? Er und andere Kritiker sind der Meinung, dass die gesamte Forschung auf Wunschdenken beruht.

Die beiden Gruppen sind es inzwischen leid, sich zu streiten. „Man hat sich weitgehend damit abgefunden, sich gegenseitig zu ignorieren“, sagt Ian Barnes, ein Molekularpaläontologe an der Royal Holloway University of London, der sich mit der DNA alter Tiere, darunter Mammuts, beschäftigt. „Es gibt genug totes Zeug, man ist nicht gezwungen, in den Bereich der anderen einzudringen.“

Ein königlicher Streit

Nach der JAMA-Studie über Tutanchamun und seine Familie wurden die Argumente jedoch wieder heftig vorgetragen. Studien zur menschlichen DNA von ägyptischen Mumien sind die umstrittensten von allen. Ein Grund dafür ist der hohe Bekanntheitsgrad der Behauptungen. Ein weiterer Grund ist die Tatsache, dass eine Kontamination durch moderne menschliche DNA nur sehr schwer nachzuweisen ist, da ihr genetischer Aufbau nahezu identisch mit dem einer menschlichen Mumie ist. Darüber hinaus ist es aufgrund des eingeschränkten Zugangs zu den Proben schwierig, die Behauptungen in einem unabhängigen Labor zu überprüfen. Nach mehr als einem Jahrhundert, in dem wertvolle Artefakte aus dem Land in Museen und Privatsammlungen in der ganzen Welt verschwanden, verhängten die ägyptischen Behörden ein Verbot, archäologische Proben aus Ägypten zu entfernen. Die meisten nicht-ägyptischen Forscher, die Mumien studieren wollen, sind auf Museumsausstellungen anderswo beschränkt.

Archäologe Zahi Hawass mit der Großmutter von König Tut und viel Presse.A. WAGUIH/REUTERS

Das Tutanchamun-Projekt wurde von einem ägyptischen Team durchgeführt, das von dem Archäologen Zahi Hawass, Ägyptens oberstem Beamten für Altertümer, angeworben wurde. Es war die erste DNA-Studie an königlichen Mumien, und das Land verfügte nicht über das nötige Fachwissen. Daher bat Hawass Zink, einen bekannten Forscher am EURAC-Institut für Mumien und den Mann aus dem Eis in Bozen (Italien), und Pusch von der Universität Tübingen (Deutschland), als Berater zu fungieren. Die beiden konzipierten und leiteten die Studie, einschließlich des Baus zweier spezieller Labore in Kairo. Die Labors wurden teilweise vom Discovery Channel bezahlt, der das Projekt filmte.

Die Forscher bestreiten, dass sie durch die Beteiligung des Fernsehens unter übermäßigen Druck gesetzt wurden, dramatische Ergebnisse zu erzielen. Aber die Arbeit für die Kameras hat ein schwieriges Projekt noch schwieriger gemacht, sagt Pusch. „Jedes Mal, wenn sie zum Filmen kamen, mussten wir das Labor eine Woche lang schließen, um es zu reinigen. Schließlich wurde das Fernsehteam vertrieben, und die Laborszenen wurden rekonstruiert.

Am Ende schien das Projekt ein voller Erfolg zu sein, und die Ergebnisse erregten die Aufmerksamkeit der Presse. Die Forscher behaupteten, in mehreren Mumien, darunter auch Tutanchamun, DNA des Malariaparasiten Plasmodium falciparum nachgewiesen zu haben, was darauf hindeutet, dass die Infektion zum Tod der Mumien beigetragen hat. Sie sagten auch, sie hätten Fragmente menschlicher DNA von jeder getesteten Mumie erhalten und die Daten dazu benutzt, einen Stammbaum über fünf Generationen zu erstellen, von Tutanchamuns Urgroßeltern bis zu den beiden winzigen Körpern, die in seinem Grab gefunden wurden und als seine totgeborenen Kinder identifiziert wurden.

Die ganze Episode hat nur in der anderen Hälfte der Gemeinschaft Augenbrauen hochgezogen. „Ich bin sehr skeptisch“, sagt Eske Willerslev, Direktor des Kopenhagener Zentrums für GeoGenetik, der einen Brief an JAMA mitverfasst hat, in dem er die Ergebnisse bestreitet8. Seine Hauptbedenken, die auch von anderen geteilt werden, betreffen die Methode der DNA-Analyse. Anstatt die DNA zu extrahieren und zu sequenzieren, verwendete das Team eine Technik, die als genetischer Fingerabdruck bezeichnet wird und bei der die Größe der durch PCR amplifizierten DNA-Produkte gemessen wird. Diese Technik wird bei Studien über antike DNA nur selten angewandt, sagen Kritiker, da es ohne Sequenzdaten besonders schwierig ist, Verunreinigungen auszuschließen. Und bei einer gut behandelten Mumie wie Tutanchamun, so die Skeptiker, könnte die Verunreinigung sehr groß sein.

Bones of contention

Das Tutanchamun-Team führte zahlreiche Kontrollen durch, darunter die Wiederholung der Tests durch verschiedene Teams in den beiden Labors und den Vergleich der DNA-Fingerabdrücke der Mumie mit denen des Forschungsteams, um eine Verunreinigung zu überprüfen. Zink und Pusch fügen hinzu, dass die Proben aus dem Inneren der Knochen der Mumien entnommen wurden, wo ihrer Meinung nach keine kontaminierende DNA hätte hinkommen dürfen.

Zink und Pusch glauben, dass der Mumifizierungsprozess die DNA vor dem Abbau in der heißen Gruft schützte, indem er Wasser entzog, das für den Hauptmechanismus des DNA-Zerfalls, die so genannte Depurinierung, erforderlich ist. Die ägyptischen Einbalsamierer trockneten die Körper unmittelbar nach dem Tod mit Natron, einer natürlich vorkommenden Salzmischung. „Die Ägypter wussten wirklich, wie man einen Körper konserviert“, sagt Zink. „Sie wurden das Wasser sehr schnell los.“ Tutanchamun wurde auch mit Einbalsamierungs- und Salbungsmaterialien bedeckt, die vermutlich Bestandteile wie Bitumen, Pflanzenöle und Bienenwachs enthielten, und Pusch glaubt, dass dies die DNA zusätzlich vor den schädlichen Auswirkungen des Wassers schützte. Hawass war nicht direkt an der DNA-Forschung beteiligt, aber er steht zu den Schlussfolgerungen des Teams und sagt, dass die DNA in ägyptischen Mumien gut erhalten zu sein scheint.

„An der Arbeit sind einige Dinge richtig“, sagt David Lambert, ein Forscher für antike DNA und Evolutionsbiologe an der Griffith University in Nathan, Queensland. Lambert weist darauf hin, dass das Tutanchamun-Team nicht in der Lage war, Y-Chromosom-Marker von den weiblichen Mumien zu amplifizieren, was gegen eine Kontamination durch moderne Archäologen spricht, die im Allgemeinen männlich sind. In einer unveröffentlichten Arbeit sagt er, dass er DNA von mumifizierten Ibissen, einem heiligen Vogel im alten Ägypten, amplifiziert hat. „Wir sind zuversichtlich, dass herkömmliche PCR-Methoden mit einem Teil des Materials, das wir haben, funktionieren“, sagt er.

Winzige Leichen, die mit Tutanchamun begraben wurden, sind vermutlich seine totgeborenen Kinder.B. IVERSON & B. QUILICI

Skeptiker bezweifeln jedoch, dass genügend DNA in Tutanchamun zurückgeblieben ist, damit das Ergebnis echt sein kann. Sie sagen, dass ein mumifizierter Körper bald jede in der Atmosphäre vorhandene Feuchtigkeit aufsaugen würde, insbesondere in seine porösen Knochen. Als der britische Archäologe Howard Carter 1925 erstmals die Särge des Tutanchamun öffnete, berichtete er, dass sie durch Feuchtigkeit beschädigt worden waren. Aber es ist für jeden anderen schwierig, die DNA-Arbeiten zu wiederholen, ohne die Erlaubnis zu erhalten, auf die Proben zuzugreifen.

Die Tutanchamun-Studie hat die Fachwelt gespaltener denn je zurückgelassen, mit deutlicher Frustration auf beiden Seiten. „Ich verstehe die Härte der Leute nicht“, sagt Pusch. „Das ist Pionierarbeit.“ Er und Zink sagen, dass sie die DNA der Mitochondrien und Y-Chromosomen der Mumien sequenzieren und planen, diese Ergebnisse noch in diesem Jahr zu veröffentlichen.

Aber jetzt, nach Jahren des Konflikts, verändern Fortschritte in der Sequenzierungstechnologie das Spiel. Die neuesten Techniken können viel kürzere Fragmente lesen – bis hinunter zu den 30 Basenpaaren, die in einer 2.000 Jahre alten ägyptischen Mumie gefunden werden könnten. „Das verschiebt die Überlebenszeit um ein Vielfaches nach hinten“, sagt Gilbert. „Dinge, die wir in der Vergangenheit abgeschrieben haben, können wir jetzt als Genome erhalten. Und, was ganz entscheidend ist, die Geschwindigkeit der Techniken macht es viel einfacher, eine Probe mehrfach zu sequenzieren und Verunreinigungen auszuschließen, indem man nach Mustern von Schäden sucht, die für alte DNA charakteristisch sind.

Letztes Jahr ermöglichten diese Techniken Willerslev, Gilbert und ihren Kollegen, die vollständige Genomsequenz eines Paläo-Eskimos aus Grönland zu veröffentlichen, der etwa 4.000 Jahre alt ist9. Innerhalb weniger Wochen veröffentlichten Teams unter der Leitung von Pääbo das Genom eines 38.000 Jahre alten Neandertalers10 und eines bisher unbekannten Homininen aus Südsibirien11. Inzwischen steht das Team von Zink kurz davor, das Genom von Ötzi, dem Mann aus dem Eis, zu veröffentlichen.

Alle diese Exemplare wurden in der Kälte aufbewahrt – aber Willerslev setzt bereits Techniken der nächsten Generation ein, um DNA aus verschiedenen südamerikanischen Mumien zu extrahieren, von denen einige unter wärmeren Bedingungen aufbewahrt wurden. „Einige funktionieren definitiv“, sagt er. Er fügt jedoch hinzu, dass es sehr unterschiedlich ist, ob die Proben DNA liefern – ein möglicher Grund, warum die ägyptischen Mumien so widersprüchliche Ergebnisse geliefert haben. Da die Kosten für die Sequenzierung drastisch gesunken sind, stehen die Forscher Schlange, um die Techniken an ägyptischen Mumien auszuprobieren.

Zink und Pusch verhandeln nun den komplexen politischen Weg zur Anwendung von Techniken der nächsten Generation an Tutanchamun und seinen Verwandten. „Wir würden das sehr gerne tun“, sagt Zink. „Es würde absolut Sinn machen. Das Problem ist, dass wir es in Ägypten machen müssen.“ Da die Proben nicht außer Landes gebracht werden dürfen, müssten sie die Sequenziermaschinen nach Kairo bringen, was sehr teuer wäre. Und es gibt Bedenken, sagt Zink, dass eine solche Arbeit politisch heikle Informationen über die genetische Herkunft der Pharaonen liefern könnte und darüber, ob einer ihrer Nachkommen heute noch lebt. „

Dennoch ist Zink optimistisch, dass die Sequenzierung der nächsten Generation dazu beitragen wird, das zersplitterte Feld wieder zusammenzuführen. „Ich denke, es ist wirklich an der Zeit, die verschiedenen Seiten zusammenzubringen und aufzuhören, über die Arbeit der anderen zu streiten“, sagt er. „Bei der Sequenzierung der nächsten Generation können die Leute nicht einfach sagen: ‚Ich mag das nicht‘. Die Leute müssen die Arbeit auf der Grundlage der Daten selbst diskutieren“. Willerslev stimmt dem zu und bietet einen seltenen Olivenzweig an. „Ich denke, wir werden feststellen, dass die Gläubigen zu unkritisch waren“, sagt er. „Aber die Skeptiker sind wahrscheinlich zu konservativ gewesen.“

Jo Marchant ist Autor von Decoding the Heavens: Solving the Mystery of the World’s First Computer.

• 1. Hawass, Z. et al. J. Am. Med. Assoc. 303, 638-647 (2010). | Artikel | ISI | ChemPort |
  2. Pääbo, S. Nature 314, 644-645 (1985). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  3. Woodward, S. R., Weyand, N. J. & Bunnell, M. Science 266, 1229-1232 (1994). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  4. Cooper, A. & Poinar, H. Science 289, 1139 (2000). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  5. Krings, M. et al. Am. J. Hum. Genet. 64, 1166-1176 (1999). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  6. Marota, I., Basile, C., Ubaldi, M. & Rollo, F. Am. J. Phys. Anthropol. 117, 310-318 (2002). | Artikel | PubMed | ISI |
  7. Donoghue, H. D. et al. Proc. R. Soc. B 277, 51-56 (2010). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  8. Lorenzen, E. D. & Willerslev, E. J. Am. Med. Assoc. 303, 2471 (2010). | Artikel | ISI | ChemPort |
  9. Rasmussen, M. et al. Nature 463, 757-762 (2010). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  10. Green, R. E. et al. Science 328, 710-722 (2010). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  11. Reich, D. et al. Nature 468, 1053-1060 (2010). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |