DNA van ‘kauwgom’ uit de steentijd vertelt een ongelooflijk verhaal

Voor het eerst hebben wetenschappers 5700 jaar oud speeksel gebruikt om de volgorde van het volledige genoom van een oeroude jager-verzamelaar te bepalen, en van de vele microben in haar lichaam te bepalen.

Thursday, December 19, 2019,
Door Kristin Romey
Een artistieke reconstructie van 'Lola'. Zij leefde 5700 jaar geleden op een eiland in de Baltische ...
Een artistieke reconstructie van 'Lola'. Zij leefde 5700 jaar geleden op een eiland in de Baltische Zee.
Foto van Beeld: Tom Björklund

Ze leefde rond 3700 v.Chr. op een eiland in de Baltische Zee. Ze was lactose-intolerant en had mogelijk last van tandvleesontsteking. En ze had onlangs eend en hazelnoten gegeten. Net als veel andere Europese jager-verzamelaars had ze waarschijnlijk blauwe ogen, een donkere huid en bruin haar.

Wat we echter niet weten over de persoon die door onderzoekers ‘Lola’ wordt genoemd, is hoe oud ze is geworden en waar en wanneer ze is gestorven. Alles wat over Lola bekend is, is namelijk gebaseerd op DNA in een klompje teer waar ze ongeveer 5700 jaar geleden op heeft gekauwd en dat ze heeft uitgespuugd.

Deze unieke genetische momentopname is bekendgemaakt in een onderzoek dat deze week is gepubliceerd in Nature Communications. Het is voor het eerst dat het volledige genoom van een mens uit het verre verleden niet op basis van fysieke overblijfselen, maar aan de hand van ‘niet-menselijk materiaal’ is gereconstrueerd.

Het berkenteer waarop Lola rond 3700 v.Chr. heeft gekauwd en dat ze heeft uitgespuugd.
Foto van Theis Jensen

Behalve Lola’s genetische verhaal heeft het internationale team van wetenschappers ook het DNA kunnen identificeren van de planten en dieren die ze recentelijk had gegeten. En het DNA van de talloze microben die in haar mond leefden, haar zogeheten orale microbioom.

“Voor het eerst hebben we het volledige genoom van een oermens uit iets anders gehaald dan [menselijk] bot. Dat feit alleen al is heel bijzonder,” zegt Hannes Schroeder, universitair hoofddocent Evolutionaire genomica aan het Globe Institute van de Universiteit van Kopenhagen en medeauteur van het onderzoek. “Wat dit materiaal zo fascinerend maakt, is dat je er ook microbieel DNA uit kunt halen.”

Hoewel onze wetenschappelijke kennis van het menselijke microbioom nog in de kinderschoenen staat, beginnen wetenschappers te begrijpen welke belangrijke rol het speelt bij onze gezondheid. Variaties in ons microbioom kunnen op allerlei dingen van invloed zijn, bijvoorbeeld op de gevoeligheid voor infecties, hartaandoeningen en mogelijk zelfs ons gedrag.

Door oeroud DNA en het microbioom van een individu te sequencen, krijgen wetenschappers volgens Schroeder inzicht in de evolutie van het menselijke microbioom. Dan wordt bijvoorbeeld duidelijk of ons microbioom is verbeterd of verslechterd door de overgang van jagen en verzamelen naar landbouw duizenden jaren geleden.

‘Kauwgom’ uit de steentijd

Berkenteer (ook wel pek genoemd) is een lijmachtige substantie die wordt verkregen door berkenbast te verhitten. Het teer werd in Europa gebruikt om stenen werktuigen aan handvatten te bevestigen. De techniek werd zeker al sinds het Midden-Pleistoceen (ongeveer 750.000 tot 125.000 jaar geleden) toegepast. Bij opgravingen zijn klontjes teer met tandafdrukken van mensen gevonden op plekken waar lang geleden gereedschap werd gemaakt. Archeologen vermoeden dat op het teer werd gekauwd om het voor gebruik zacht te maken. Berkenbast heeft een antibacteriële werking en werd mogelijk ook om de geneeskrachtige eigenschappen gebruikt.

Op sites waar geen menselijke resten zijn aangetroffen, was gekauwde teer soms het enige wat op de aanwezigheid van mensen wees. Archeologen vermoedden al lange tijd dat de onopvallende klompjes een mogelijke bron van oer-DNA waren. De middelen om genoomgegevens uit ‘kauwgom uit de oudheid’ te halen, zijn echter pas sinds kort beschikbaar.

Eerder dit jaar werden bijna volledige menselijke genomen uit tienduizend jaar oud gekauwd berkenteer gesequentieerd. Dit teer is ongeveer dertig jaar geleden opgegraven in Huseby Klev in Zweden. “Het bestaan van deze artefacten is al langere tijd bekend,” aldus Natalija Kashuba, promovenda in de vakgroep Archeologie en Oude Geschiedenis aan de Universiteit van Uppsala en hoofdauteur van het Huseby Klev-onderzoek. “Er is echter nooit eerder aandacht aan besteed.”

In het meest recente onderzoek werden het DNA en microbioom van Lola geëxtraheerd uit een stukje berkenteer waarop ze had gekauwd.Dit berkenteer is opgegraven in Syltholm op het Deense eiland Lolland (vandaar de naam Lola). Archeologen hebben op de site in Syltholm bewijs gevonden dat er gereedschap werd gemaakt en dieren werden geslacht. Menselijke resten zijn echter niet gevonden.

Volgens de koolstofdatering is het teer ongeveer 5700 jaar oud en komt het uit de beginperiode van het neolithicum in Denemarken. In die tijd kwamen de gebruiken van de jager-verzamelaars uit het mesolithicum in het gedrang door de landbouw die vanuit het zuiden en oosten werd geïntroduceerd.

Het DNA van Lola bevat niet de genetische markers die in verband worden gebracht met de nieuwe boerenbevolking die naar Noord-Europa trok. De groeiende opvatting dat genetisch afwijkende jager-verzamelaarspopulaties langer in de regio voorkwamen dan eerder werd gedacht, wordt hiermee ondersteund. Uit haar genoom blijkt ook dat ze lactose-intolerant was. Dit onderbouwt de theorie dat Europese populaties het vermogen ontwikkelden om lactose te verteren doordat ze melk van gedomesticeerde dieren gingen drinken.

De meeste bacteriën in het orale microbioom van Lola komen van nature voor in de mond en bovenste luchtwegen. Sommige daarentegen wijzen op een ernstige tandvleesziekte. In haar microbioom is ook Streptococcus pneumoniaeaangetroffen. Op basis van het monster kan echter niet worden gezegd of Lola een longontsteking had toen ze op het berkenteer kauwde. Hetzelfde geldt voor het epstein-barrvirus. Hoewel meer dan negentig procent van de wereldbevolking hiermee besmet raakt, treden zelden symptomen op (tenzij het zich ontwikkelt tot de ziekte van Pfeiffer).

Het onzichtbare zichtbaar maken

De onderzoekers identificeerden ook het DNA van wilde eenden en hazelnoten, wat erop wijst dat Lola dit voedsel onlangs had gegeten. Doordat uit eeuwenoud, in teer opgesloten speeksel van mensen DNA van specifieke planten en dieren kan worden gehaald, ‘zien’ we eetgewoonten die anders niet in het archeologisch erfgoed zichtbaar zouden zijn. Bijvoorbeeld dat insecten werden gegeten. Dat zegt archeoloog Steven LeBlanc, voormalig directeur Collecties van het Peabody Museum of Archaeology and Ethnology van Harvard.

LeBlanc was een van de mensen die ervoor hebben gezorgd dat ruim tien jaar geleden werd begonnen met het extraheren van DNA uit niet-menselijk materiaal. Zijn bijdrage bestond uit een baanbrekend onderzoek uit 2007 over gekauwde yuccavezels die op archeologische sites in het zuidwesten van Amerika zijn gevonden. Wetenschappers beschikken nu over instrumenten waarmee ze een volledig menselijk genoom, het microbioom en voedingsinformatie op basis van niet-menselijk materiaal in kaart kunnen brengen. Deze instrumenten zullen volgens hem de nieuwe gouden standaard worden om inzicht te krijgen in de groei en verandering van oude populaties in de loop van de tijd, hun gezondheid en hun bestaansmiddelen.

“De vooruitgang op dit gebied is ongelooflijk snel gegaan,” zegt hij. “Als je kijkt naar de mogelijkheden van toen en nu, dan is er een wereld van verschil.”

Volgens LeBlanc is het daarom belangrijk dat zelfs de minst in het oog springende artefacten worden bestudeerd en bewaard. Hij herinnert zich nog goed dat hij de gedroogde, gekauwde stukjes yucca die hij onderzocht aan bezoekers van het Peabody Museum toonde.

“Ze keken naar de verkruimelde stukjes vezel, terwijl ik vertelde dat het museum deze al ruim honderd jaar bewaart. En niemand begreep waarom we die moeite hadden genomen. Zodra ik vertelde dat we er menselijk DNA uit hadden gehaald, zag je hun ogen groot worden: wow.”

LeBlanc kan zich indenken dat de bewaarders van de Europese ‘kauwgom uit de steentijd’ vergelijkbare vragen kregen over de oeroude stukjes berkenteer. Nu blijkt dat ze onschatbare informatie bevatten die onze kennis van het verre verleden zal veranderen.

“Er zullen vast genoeg ministers zeggen: ‘Waarom verspil je geld en opslagruimte aan deze stomme zwarte klompjes?’

En deze ontdekking is precies de reden waarom we dit materiaal bewaren: omdat we nog niet weten wat we ermee moeten.”

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

Lees meer