Zombies der Eiszeit: Wie fossile Hörnchen-Haufen die Mammutsteppe wiederauferstehen lassen
700.000 Jahre alte Kotkügelchen arktischer Erdhörnchen geben ein beispielloses genetisches Archiv preis. Sie zeigen eine Welt, in der die Nager nach dem Winterschlaf nicht nur Pflanzen, sondern auch Kadaver von Mammuts und Bisons vertilgten.
Es ist ein unscheinbares, Jahrtausende altes Relikt von höchster Informationsdichte: fossile Kotkügelchen von Erdhörnchen. Was im gefrorenen Boden des kanadischen Yukon-Territoriums wie eine kuriose Fußnote der Naturgeschichte anmutet, entpuppt sich als eine der detailreichsten genetischen Momentaufnahmen der Eiszeit. Ein Forschungsteam um Tyler Murchie vom Hakai Institute in British Columbia hat aus diesen Koprolithen DNA extrahiert, die bis zu 700.000 Jahre alt ist - das älteste jemals aus Fäkalien gewonnene Erbgut. Die Proben zeichnen eine Welt, die weit über das Bild des friedlich Gras zupfenden Nagers hinausgeht: Die Hörnchen agierten als gefräßige „Zombies der Eiszeit“, die nach dem Winterschlaf sogar über Kadaver von Mammuts, Bisons und Raubkatzen herfielen.
Ein genetisches Archiv im Permafrost
Die im Fachjournal Nature Communications veröffentlichte Studie stützt sich auf Proben aus den Goldabbaugebieten der Klondike-Region. Dort werden Permafrostböden mit Hochdruck-Wasserstrahlen abgetragen, wobei immer wieder prähistorische Erdhörnchen-Baue freigelegt werden. In diesen Bauen fanden die Forscher die überdauernden Kotpellets der Gattung Urocitellus, deren heutige Verwandte - die Arktischen Erdhörnchen - noch immer die Tundren Nordamerikas und Sibiriens bewohnen. Der Permafrost wirkte über Hunderttausende von Jahren wie eine Tiefkühltruhe und bewahrte nicht nur die organische Substanz, sondern auch die darin eingeschlossene DNA außergewöhnlich gut.
Die molekulare Ausbeute übertraf alle Erwartungen. „Die Forschung zeigt uns, dass Koprolithen von Erdhörnchen bemerkenswert vielfältige genetische Schnappschüsse des alten Beringia bewahren“, erklärte Hendrik Poinar, Direktor des Ancient DNA Centre an der McMaster University und Co-Autor der Studie. Beringia bezeichnet jene riesige Landbrücke, die während der letzten Eiszeit Nordostasien mit Nordwestamerika verband und heute größtenteils im Meer versunken ist. Die Kotproben erwiesen sich als außergewöhnliche Behälter, um evolutionäre und ökologische Veränderungen über enorme Zeiträume hinweg zu verstehen.
Von Mammuts, Bisons und einer mysteriösen Raubkatze
Die Analyse der in den Kotproben enthaltenen Umwelt-DNA (eDNA) ermöglichte es dem Team, mehr als 18 mitochondriale Genome zu rekonstruieren. Darunter befanden sich die vollständigen Mitogenome legendärer Eiszeitriesen wie des Wollhaarmammuts (Mammuthus primigenius), des heute ausgestorbenen Steppenbisons (Bison priscus) sowie von Pferden (Equus) und Schneeschuhhasen (Lepus americanus). Das mitochondriale Genom aus einer 700.000 Jahre alten Probe stellt einen Rekord dar: Es ist das älteste Mitogenom, das jemals aus fossilem Kot gewonnen wurde.
Doch die Nager fraßen nicht nur große Pflanzenfresser. Die genetischen Spuren offenbarten auch die Anwesenheit von Raubtieren. Die Forscher fanden schwächere genetische Fingerabdrücke von Grauwölfen (Canis lupus) und einer Großkatze. Tyler Murchie vermutet, dass es sich dabei entweder um einen Puma (Puma concolor) oder den ausgestorbenen Amerikanischen Geparden (Miracinonyx trumani) handeln könnte. Dieses unerwartete Detail wirft ein neues Licht auf das Verhalten der Tiere: Die Hörnchen waren keine Jäger, sondern opportunistische Allesfresser, die nach dem mehrmonatigen Torpor - einem winterschlafähnlichen Starrezustand - ausgehungert alles vertilgten, was sie finden konnten.
„Man kann sich diese Hörnchen vorstellen, wie sie aus dem Boden kommen und anfangen, Kadaver zu fressen, die in der Umgebung liegen. Sie sind Zombies des Pleistozäns“, kommentierte Mikkel Pedersen, ein molekularer Paläoökologe von der Universität Kopenhagen, der nicht an der Studie beteiligt war, die Ergebnisse.
Packratten der Tundra: Mehr als nur gefräßige Aasfresser
Das ungewöhnlich breite DNA-Spektrum im Kot erklärt sich jedoch nicht allein durch Heißhunger. Heutige Arktische Erdhörnchen verhalten sich ähnlich wie Packratten: Sie sammeln aktiv Gegenstände aus ihrer Umgebung und schleppen sie in ihre Baue. „Sie gehen in die Landschaft hinaus, sammeln eine ganze Reihe verschiedener Pflanzenmaterialien, Knochen und Samen und bringen sie zurück in ihren Bau“, erläuterte Murchie. Ein Teil der gefundenen DNA dürfte daher nicht durch den Verdauungstrakt der Hörnchen gewandert sein, sondern durch dieses Sammelverhalten in die Baue und damit in die Nähe der Kotproben gelangt sein. Ebenso könnten Raubtiere, die es auf die Hörnchen abgesehen hatten, DNA in den Bauen hinterlassen haben.
Unabhängig vom genauen Eintragsweg bleibt der wissenschaftliche Wert der Proben enorm. Die Kotpellets enthalten genetische Informationen von mehr als 200 Pflanzengruppen, darunter Gräser und Seggen, sowie von Pilzen, Bakterien, parasitischen Würmern, Lemmingen, Karibus und Fledermäusen. Diese biologische Vielfalt macht die unscheinbaren Kügelchen zu einem hochauflösenden Archiv der eiszeitlichen Biodiversität. Die Studie zeigt, dass selbst die unspektakulärsten Überreste - Dinge, die man leicht übersehen könnte - ein unerwartetes Geheimnis bergen können, wie Murchie betonte.
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Die Ergebnisse gehen weit über eine kuriose Anekdote zur Ernährung eines Nagetiers hinaus. Sie liefern einen methodischen Durchbruch für die Paläogenetik. Die Fähigkeit, aus derart altem Material nicht nur Fragmente, sondern vollständige mitochondriale Genome zu rekonstruieren, eröffnet neue Wege, um die Evolution und das Aussterben der eiszeitlichen Megafauna zu erforschen. Die Proben decken mehrere Eiszeitzyklen ab und reichen bis in eine Zeit zurück, die weit vor der Ankunft des modernen Menschen in Nordamerika liegt.
Die gewonnenen Daten halfen zudem, eine bisher unbekannte evolutionäre Linie der Erdhörnchen selbst zu identifizieren. Das genetische Material aus den ältesten Schichten deutet auf eine Diversität innerhalb der Gattung Urocitellus hin, die in heutigen Populationen nicht mehr zu finden ist. Die Koprolithen sind damit nicht nur ein Abbild der gefressenen Umwelt, sondern auch ein direkter Beleg für die Evolution ihrer Produzenten selbst. Die Forschung unterstreicht, wie sehr unser Verständnis vergangener Ökosysteme von der Analyse unscheinbarer biologischer Archive abhängt - und dass der Permafrost noch viele solcher Geschichten birgt, deren Entschlüsselung gerade erst begonnen hat.
Quellen:
- ‚Feathered dragon‘ has some of the longest tail feathers ever found on a fossil bird (Phys.org)
- World Cup begins under health watch as new AI rules spark debate and ancient Rome’s road network expands (Scientific American)
- Stonehenge’s most mysterious stone traveled 700 kilometers across Britain (ScienceDaily - All)
- Ancient squirrel poop from Arctic permafrost contains DNA from mammoths, bison, horses and big cats (Live Science)
- Daily briefing: Ancient ground squirrels ate like ‘zombies of the Pleistocene’ (Nature - News)
- Ancient ground squirrels feasted on carcasses like ‘zombies of the Pleistocene’ (Nature - News)
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