400 Jahre altes E. coli-Genom aus der Mumie eines Adeligen sequenziert

Bisher ist die Geschichte von Escherichia coli nur schlecht erforscht – dabei hat das Bakterium schon vor langer Zeit verheerende Krankheiten ausgelöst. Mithilfe einer Mumie aus dem 16. Jahrhundert kamen Forschende E. coli nun auf die Spur.

Von Lisa Lamm
Veröffentlicht am 24. Juni 2022, 09:49 MESZ
Aufnahme der Mumie des Adeligen Giovani d'Avalos.

Die Mumie des Giovani d'Avalos wurde bereits 1983 in einem Kloster in Neapel entdeckt. Jetzt konnten die Überreste des italienischen Adeligen dabei helfen, erstmals ein altes E. coli-Genom zu beschreiben.

Foto von Division of Paleopathology of the University of Pisa

Escherichia coli – besser bekannt als E. coli – stellt bis heute eine große gesundheitliche Gefahr für Mensch und Tier dar. Das Bakterium kommt natürlicherweise im Verdauungstrakt vor, einige E. coli Stämme können aber Infektionen auslösen, – die wiederum schwerwiegende Krankheiten nach sich ziehen können. Weil das sogenannte Kolibakterium aber keine Pandemien auslöst – wie beispielsweise das Pestbakterium Yersinia pestis – ist der Erreger mitsamt den Krankheiten, die er auslöst, historisch bisher kaum betrachtet worden.

Ein internationales Team unter der Leitung von Forschenden der McMaster University in Hamilton, Kanada, hat sich dieser Wissenslücke nun angenommen – mithilfe einer 400 Jahre alten italienischen Mumie. „Wir beschreiben die Rekonstruktion eines E. coli-Genoms aus dem 16. Jahrhundert, das aus dem Gallenstein des italienischen Adligen Giovani d'Avalos stammt“, schreiben die Forschenden. Es ist das erste alte E. coli-Genom, das bisher sequenziert wurde.

Mit ihrer Studie will das Team rund um die Erstautoren George S. Long und Jennifer Klunk einen ersten Beitrag zur Rekonstruktion der vollständigen Evolutionsgeschichte von Escherichia coli machen. „Dieses alte Genom ist so etwas wie ein Orientierungspunkt auf einer Landkarte“, sagt George Long, Erstautor der Studie. Es könne nun dabei helfen, das Verständnis des Erregers zu erweitern – und Versäumnisse der Vergangenheit aufzuarbeiten.

“ Ein Großteil der menschlichen Morbidität und Mortalität ist auf opportunistische Infektionen zurückzuführen, die in der Vergangenheit oft unsichtbar blieben.”

von George Long
George Long

Vernachlässigte Forschung

Heutzutage ist E. coli einer der weltweit häufigsten Erreger von Harnwegs- und Magen-Darm-Infektionen und kann beispielsweise gefährliche Lebensmittelvergiftungen oder gar eine Sepsis auslösen. In den letzten Jahren kam noch eine weitere Gefahr hinzu: Die erhebliche Zunahme der Antibiotikaresistenz bei E. coli, welche eine Behandlung erschwert.

Entgegen dem aktuellen medizinischen Stellenwert von E. coli wurde der Erreger in der Geschichtsforschung aber oft vernachlässigt. „Alte DNA-Studien konzentrieren sich in der Regel auf obligatorische Krankheitserreger wie M. leprae, Salmonella enterica und Y. pestis, die sich leicht mit pathologisch eindeutigen oder historisch relevanten Todesfällen in Verbindung bringen lassen“, so die Forschenden. Dabei sei der historische Einfluss von Erregern wie E. coli auf die menschliche Gesundheit bisher oft unterschätzt worden. „Ein Großteil der menschlichen Morbidität und Mortalität ist auf opportunistische Infektionen zurückzuführen, die in der Vergangenheit oft unsichtbar blieben”, sagen sie.

Auch Evolutionsgenetiker Hendrik Poinar, Direktor des McMaster Ancient DNA Centre, bemängelt das bisherige Versäumnis einer historischen Untersuchung des Bakteriums: „Ein strikter Fokus auf pandemieverursachende Krankheitserreger als einzige Erklärung für die Massensterblichkeit in unserer Vergangenheit übersieht die große Belastung, die von opportunistischen Krankheitserregern ausgeht.”

Doch der Mangel an Daten hat noch einen weiteren, praktischeren Grund: Bei opportunistischen Erregern wie E. coli ist es schwierig, überhaupt alte Individuen zu finden, die an einer solchen Infektion erkrankt waren. „Anders als bei einer Infektion wie den Pocken gibt es keine typischen physiologischen Anzeichen für eine E. coli Infektion", sagt Hauptautor George Long.

Mumie mit Gallenstein

Auch der Fund des nun sequenzierten Genoms war ein Glücksfall. Die mumifizierten Überreste, die für die neue Studie verwendet wurden, stammen von einer Gruppe italienischer Adliger, deren Leichen 1983 in der Abtei von San Domenico Maggiore in Neapel ausgegraben wurden. Unter ihnen waren auch die natürlich mumifizierten Überreste von Giovani d'Avalos, der 1586 im Alter von 48 Jahren starb. Lange wurde bereits vermutet, dass er an einer chronischen Gallenblasenentzündung und Gallensteinen litt. 

Durch ihre Untersuchung der Mumie bestätigten die Forschenden diese Vermutung – und fanden im Gallenstein von Giovani d'Avalos schließlich die DNA-Überreste, die eine Infektion mit E. coli aufwiesen. Mithilfe dieser DNA konnten die Forschenden dann das erste antike E. coli-Genom rekonstruieren – eine technologische Meisterleistung.

Laut Long kann man durch den Vergleich alter und neuer E. coli-Genome in Zukunft untersuchen, wie sich das Bakterium über die Jahrhunderte entwickelt hat. „Diese Daten können helfen, festzustellen, ob bestimmte Merkmale bereits im 16. Jahrhundert vorhanden waren oder das Ergebnis jüngerer Veränderungen sind, wie zum Beispiel einer veränderten Ernährung“, sagt er. „Dazu brauchen wir aber noch viel mehr alte E. coli-Genome.” 

Long und seine Kolleginnen und Kollegen hoffen, für diese Forschung nun den Grundstein gelegt zu haben – und mit ihren Ergebnissen einen Leitfaden für die Erforschung anderer derartiger Erreger zu schaffen.

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