Scharlacherreger kam nicht erst mit den Europäern nach Amerika

Von: mk

Bozen – Ein Forschungsteam unter Leitung von Eurac Research hat in einer bolivianischen Mumie aus der Zeit vor Kolumbus das Bakterium Streptococcus pyogenes nachgewiesen und erstmals ein mehrere Jahrhunderte altes Genom des Keims rekonstruiert. Das Bakterium gilt als Erreger für Scharlach.

Die Forscher stießen auf das Erbgut des Krankheitserregers, als sie einen Zahn aus einem natürlich mumifizierten Schädel aus den Beständen des Nationalen Archäologiemuseums in La Paz untersuchten. Mithilfe einer Methode, mit der sich bislang unbekannte Genome aus vielen kurzen DNA-Fragmenten neu zusammensetzen lassen, rekonstruierten sie ein nahezu vollständiges, mehrere Jahrhunderte altes Genom von Streptococcus pyogenes. Es weist deutliche Ähnlichkeiten mit heutigen Stämmen des weltweit verbreiteten Bakteriums auf, das eine Vielzahl von Erkrankungen auslösen kann – von harmlosen Rachenentzündungen bis hin zum lebensbedrohlichen toxischen Schocksyndrom. Trotz der großen medizinischen Bedeutung des Erregers – Scharlach war historisch eine der häufigsten Todesursachen bei Kindern – ist über seine Entwicklungsgeschichte bislang wenig bekannt. Dieses Ergebnis zeigt nun, dass der Keim bereits vor der europäischen Kolonialisierung in indigenen Bevölkerungsgruppen Südamerikas zirkulierte: Der junge Mann, von dem der Zahn stammt, lebte zwischen 1283 und 1383. Die Studie war möglich dank eines Kooperationsabkommens zwischen Eurac Research und dem Bolivianischen Kulturministerium und ist in Nature Communications erschienen.

„Wir haben nicht gezielt nach diesem Krankheitserreger gesucht“, betont Frank Maixner, Leiter des Instituts für Mumienforschung von Eurac Research: „Bei solchen genetischen Untersuchungen von Mumien gehen wir sehr ergebnisoffen vor. Wir analysieren nicht nur das menschliche Erbgut, sondern auch die DNA der zahlreichen Mikroorganismen, die in menschlichen Überresten vorhanden ist.“

Unter den bakteriellen DNA-Spuren, die die Forscher in dem Zahn fanden, war Streptococcus pyogenes auffallend häufig. Weil der Erreger auch heute noch medizinisch wichtig ist – beispielsweise gibt es weltweit wieder zunehmend Scharlachausbrüche – untersuchte das Team dieses Erbgut genauer.

Um das mehrere hundert Jahre alte Genom zu rekonstruieren, wendeten die Forscher De-novo-Assemblierung an, eine etablierte Methode moderner Genomforschung, die das Institut für Mumienforschung speziell für stark fragmentierte alte DNA weiterentwickelt hat. Sie erlaubt es, ein Genom aus vielen DNA-Fragmenten neu zusammenzusetzen, ohne dass ein Referenzgenom als Vorlage dient. „Man kann es sich vorstellen wie ein Puzzle, das man legt, ohne das Bild auf der Schachtel zu kennen“, erklärt der Mikrobiologe Mohamed Sarhan von Eurac Research, der sich die Erstautorschaft des Papers mit dem bolivianischen Biochemiker Guido Valverde teilt. „Für die Rekonstruktion alter Genome hat diese Methode einen großen Vorteil: Wir sind nicht von heutigen Referenzen beeinflusst – wir arbeiten ohne Vorannahmen. So können wir wirklich Neues entdecken und auch genetische Varianten erkennen, die heute möglicherweise gar nicht mehr existieren, etwa ausgestorbene Bakterienstämme.“ Für das Forschungsfeld bedeute diese Möglichkeit „so etwas wie den Beginn einer neuen Ära“, fügt Maixner hinzu.

Gemessen an ihrem Alter war die DNA des Bakteriums relativ gut erhalten, was die Forscher auf die trockenen und kalten Bedingungen im bolivianischen Hochland zurückführen – dieses besondere Klima begünstigte auch die natürliche Mumifizierung des Schädels. Er wurde mittels Radiokarbondatierung der Späten Zwischenzeit (1100–1450 n. Chr.) zugeordnet und stammt genetischen Analysen zufolge von einem jungen Mann indigener Abstammung. Es wird angenommen, dass er wie viele Mumien des Museums aus einem der typischen Grabtürme im bolivianischen Altiplano, den Chullpas, stammt.

„Der gute Konservierungszustand der DNA hat uns ermöglicht, ein fast vollständiges Genom zu rekonstruieren, das uns viele Informationen gibt“, erklärt Valverde. „Es zeigt etwa, dass das Bakterium schon Krankheiten verursachen konnte: Der alte Stamm besaß viele, wenn auch nicht alle der krankheitserregenden Gene moderner Streptococcus pyogenes-Stämme.“ Besonders ähnlich war der alte Keim heutigen Stämmen, die vor allem Rachenentzündungen auslösen. Bei der gezielten Suche in anderen öffentlich zugänglichen Datensätzen alter DNA fanden die Forschenden Streptococcus pyogenes unter anderem in Proben von Menschen, die vor etwa 4000 Jahren in Europa lebten, sowie eine nahe verwandte Streptococcus-Art in 200 Jahre alten Überresten von Gorillas aus Afrika. Dies zeigt, dass der Erreger in alten Proben vorhanden war, aber übersehen wurde.

Die genetischen Analysen der Forschenden weisen außerdem darauf hin, dass sich die Entwicklungslinien der meisten heutigen Streptococcus pyogenes Stämme vor etwa 5000 Jahren verzweigt haben – in einer Epoche, in der die Menschen zunehmend sesshaft wurden und enger zusammenlebten. Das könnte die Ausbreitung und Diversifizierung des Erregers, der sich hauptsächlich über Tröpfchen- und Schmierinfektionen verbreitet, begünstigt haben.

Die Studie ist Teil eines großen interdisziplinären Projekts, das die Mumiensammlung des bolivianischen Nationalmuseums für Archäologie, MUNARQ, erstmals systematisch bioarchäologisch untersucht. Sie ist frei zugänglich unter: https://www.nature.com/articles/s41467-026-71603-9