Milchbakterien und chemische Radars
Das Projekt Paläobiotechnologie geht bei seiner Suche nach Wirkstoffen aus der Urzeit immer systematischer vor. Entsprechend viele Fortschritte und Entdeckungen sind dem Team in Jena im vergangenen Jahr gelungen.
Wer mit Christina Warinner und Pierre Stallforth spricht, merkt sofort: Das Projekt Paläobiotechnologie in Jena, das die beiden leiten, ist fast schon lawinenartig ins Rollen gekommen. Fortschritte, neu eingereichte Arbeiten, Auszeichnungen, wichtige Ereignisse: Die Neuigkeiten sprudeln aus den beiden nur so heraus.
So stehen einige Forschungsvorhaben kurz vor der Publikation, in denen Arbeit mehrerer Jahre steckt: Dem Team ist es etwa erstmals gelungen, ein Molekül aus der Urzeit wiederherzustellen, das eine antimikrobielle Wirkung hat. Viel mehr könne sie noch nicht verraten, weil sich die Publikation noch im Begutachtungsprozess befinde, sagt Christina Warinner. «Aber wir haben nachgewiesen, dass es möglich ist, antibiotische Wirkstoffe aus prähistorischen Mikroben zu gewinnen.»
Gelungen ist dies nicht durch Zufall. Die Forschenden haben Prozesse entwickelt, mit denen sie systematisch und automatisiert altes Erbgut untersuchen und die vielversprechendsten Kandidaten herausfiltern können. Und sie vergrössern den Datenpool, aus dem sie schöpfen, rasch: So steht ein neuer Katalog mikrobieller Genome aus Zahnstein kurz vor der Fertigstellung. «Wir haben eine grosse Anzahl völlig neuer Mikroben entdeckt, deren Funktion wir nun zu verstehen versuchen», sagt Pierre Stallforth.
Milchbakterien in der Mongolei
Fahrt aufgenommen hat ein weiterer Projektteil. Frühzeit-Mikroorganismen lassen sich nämlich nicht nur finden, indem man ihr Erbgut in prähistorischem Knochen oder Zahnstein entschlüsselt. Man kann sie auch in Milchprodukten suchen. Menschen konsumieren seit über 9000 Jahren Milch, Butter, Käse, Quark oder Joghurt – und für viele Mikroorganismen ist Milch ein nahrhafter Lebensraum.
Zudem spielen Mikroben eine entscheidende Rolle bei der Herstellung vieler Milchprodukte – sie erlauben eine Fermentation, die Inhaltsstoffe umwandelt und haltbar macht. «Alte, traditionelle Fermentationsbakterien finden sich jedoch nur noch an wenigen Orten auf der Welt», sagt Christina Warinner. «An den meisten Orten wurden sie durch verbesserte, standardisierte Stämme ersetzt.»
Ein Land mit besonders reichhaltiger Milchverarbeitungstradition ist die Mongolei. Dort existiert die Milchwirtschaft seit ungefähr 5000 Jahren und ist über die Zeit nahezu unverändert geblieben. Das Paläobiotechnologie-Team forscht seit langem in der Mongolei. Im vergangenen Jahr publizierten Warinner, Stallforth und dessen Doktorandin Ina Wasmuth im Fachmagazin «Natural Product Reports» einen Übersichtsartikel zu mikrobiellen Molekülen in Milch und vor allem in mongolischen Milchprodukten.
Wettrüsten zwischen Mikroben
Eine weitere wichtige Studie erschien im renommierten Fachmagazin «Cell». Ein Team um Pierre Stallforth untersuchte die Wechselbeziehungen zwischen einem Bakterium, einer Amöbe und einer Pflanzenart. Das Bakterium ist ein allgegenwärtiger Pflanzenschädling, die Amöbe ein Fressfeind des Bakteriums. Allerdings kann das Bakterium den Spiess umdrehen – mithilfe einer Art chemischen Radars. «Wir fanden eine Art komplexes Wettrüsten mittels chemischer Moleküle», erzählt Pierre Stallforth.
Den ersten Schritt macht das Bakterium: Es scheidet Moleküle aus, die ihm eine schnellere Fortbewegung ermöglichen, für die Amöbe aber harmlos sind. Wenn die Amöbe mit dem Molekül in Kontakt kommt, verändert sie es chemisch. Das Bakterium besitzt ein spezielles Sensorprotein, das solche veränderten Moleküle – und damit die Anwesenheit von Amöben – erkennt. Und es wandelt sie in giftige Substanzen um, welche die Amöbe abtöten. Das verschafft dem Bakterium die Möglichkeit, die Pflanze auch in Anwesenheit seines Fressfeindes zu infizieren.
Komplexe Wechselspiele wie dieses, die auf mikrobiellen Signalmolekülen beruhen, seien noch kaum untersucht, sagt Pierre Stallforth. «Ich bin überzeugt, dass in den kommenden Jahren noch viele solche Beispiele beschrieben werden – und für ihren Nachweis sind unsere im WSS-Projekt entwickelten Techniken entscheidend.»
Solche Zusammenhänge mikrobieller Interaktionen erforscht das Exzellenzcluster «Balance of the Microverse» in Jena. Es erhielt im Frühjahr 2025 die Zusage für eine zweite, siebenjährige und mit mehreren Dutzend Millionen Euro ausgestattete Förderperiode. Die Forschungsgruppen von Pierre Stallforth und Christina Warinner spielen darin eine Schlüsselrolle.
Auch sonst erfährt die Paläobiotechnologie immer breitere wissenschaftliche Akzeptanz. So wurde Christina Warinner im Mai nach Stockholm eingeladen, um die Mikrobenforschung an einem Nobel-Symposium zur Paläogenomik vorzustellen. Und sie erhielt den höchsten Preis in Anthropologie der US-Amerikanischen Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaft (AAAS).
