Der Weg zum Schatz ist beschwerlich. Stirnlampen werfen ein diffuses Licht in die Dunkelheit. Es gilt, sich durch schmale, scharfkantige Tunnel zu winden, sich Schächte hinabzuseilen und auf Knien und Händen voranzukriechen – bis sich die Decke plötzlich hebt und der Blick auf die Kostbarkeiten fällt: versteinerte Rippen- und Hüftknochen, Teile von Schädeln und Füßen, die bis zu 400.000 Jahre im Höhlenkomplex der Sierra de Atapuerca in Nordspanien überdauert haben. Eine beeindruckende Fossilien-Kollektion, wie sie in dieser Form bislang sonst nirgends gefunden wurde.

Es sind die Überreste von insgesamt 28 Frühmenschen, die die Region wohl zur Zeit des Mittleren Pleistozän besiedelten. Was, wenn man so alten Knochen noch Reste von Erbgut entlocken könnte? Wenn in den Gebeinen noch intakte DNA steckte, die uns verraten würde, woher diese Homininen stammten, welche Krankheiten sie hatten, wer ihre Vorfahren und ihre Verwandten waren? Tatsächlich hat ein deutsch-spanisches Forscherteam jetzt geschafft, was in Fachkreisen als unmöglich galt: Sie gewannen DNA aus den fossilen Knochen und entzifferten das Erbgut der Frühmenschen. Die erhofften Antworten aber brachte die Analyse nicht.

Die Sima de los Huesos ist der Traum eines jedes Paläoanthropologen. Die "Knochengrube" liegt am Fuße eines 13 Meter tiefen Schachts, 30 Meter unter der Oberfläche. "Sie ist der perfekte Kühlschrank", sagt Matthias Meyer, Genetiker am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig. Bei durchschnittlich 10,6 Grad Celsius und optimaler Feuchtigkeit haben winzigste DNA-Schnipsel die Hunderttausenden von Jahren so gut überstanden, dass er und sein Team sie im Labor untersuchen konnten, wie die Forscher jetzt im Wissenschaftsmagazin Nature schreiben. Eine absolute Neuheit. Bislang war es Molekularanthropologen nicht gelungen, das Genom eines Frühmenschen aus so alten Knochen zu rekonstruieren. Das schaffte man bisher nur bei einem Vorfahren des Pferdes. Und dessen Knochen waren rund 700.000 Jahre im Permafrost tiefgefroren, entsprechend gut war die DNA enthalten.

Schlüssel zum Erfolg war die detaillierte Analyse von mitochondrialer DNA, kurz mtDNA. Die steckt in den Mitochondrien, den Kraftwerken unserer Zellen, wird ausschließlich von der Mutter vererbt und ist deshalb unter Forschern besonders beliebt. Es findet keine Vermischung mit dem Genom von männlicher Seite statt, die Verwandtschaft ist also gut nachzuvollziehen. Auch ist es wahrscheinlicher, mtDNA in fossilen Knochen zu finden als DNA aus dem Zellkern. Jede Zelle hat nur einen Zellkern, aber viele Mitochondrien – und in denen stecken gleich mehrere der DNA-Stränge.

Die Entstehungsgeschichte des Menschen steht in der DNA geschrieben

Erst kürzlich war es Meyer mithilfe solcher mtDNA gelungen, das Genom des mittlerweile ausgestorbenen Höhlenbären Ursus deningeri wiederherzustellen. Dessen Überreste waren neben denen der Frühmenschen in Spanien entdeckt worden. Unklar war jedoch, ob sich auch aus den frühmenschlichen Knochen Erbgut entlocken lassen würde. "Vor zwei Jahren hätte ich es selbst nicht für möglich gehalten", sagt Meyer. 

Die größte Hürde dabei: Mit den Jahrtausenden zerbröselt die DNA und zerfällt in sehr kurze Stücke. Im Labor müssen Forscher die sowieso schon kleinen Erbgut-Reste dann auch noch dermaßen in die Mangel nehmen, dass sie noch weiter zerbrechen. "Die DNA muss gereinigt, verlängert und vervielfacht werden. Dabei setzen wir verschiedene Stoffe ein, die wir hinterher wieder entfernen müssen, was dem Erbgut schadet", erklärt Meyer. Am Ende bleibe oftmals nicht genug zum Auslesen übrig. Nun aber habe sein Team die Methoden verfeinert. "Wir können viel kleinere Sequenzen analysieren und so weiter in die Vergangenheit blicken als je zuvor."

Rund zwei Gramm Oberschenkelknochen brauchte es, um das mitochondriale Genom der Knochengrube-Homininen zu erstellen. "Das ist eine Menge", sagt der Paläoanthropologe Friedemann Schrenk von der Senckenberg-Gesellschaft für Naturforschung. Dennoch ist er mit dem Ergebnis zufrieden: "Mit Knochenvergleichen allein werden wir die Entstehungsgeschichte des Menschen nie erklären können, dazu brauchen wir die DNA der Frühmenschen." In ihr sei die Entstehungsgeschichte festgeschrieben.

Nun also liegt das erste Genom eines Frühmenschen aus dem Mittleren Pleistozän vor. So weit, so gut. Aber was verrät uns das? "Im Moment ist es ein wenig frustrierend, wir wissen es selbst nicht so genau", sagt Meyer.

Paläoanthropologie - Deutsche Forscher gewinnen DNA aus 400.000 Jahre alten Knochen