Alte DNA liefert anhand prähistorischer Spuren Antworten auf das Rätsel um die Herkunft und Domestizierung von Rindern (Teil 2)

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Zhou Yue und Wang Caihui (School of Cultural Heritage, Northwest University)

Hersteller: China Science Expo

In der vorherigen Ausgabe wurde die Domestizierung verschiedener Rinderarten beschrieben. In dieser Ausgabe erfahren Sie mehr über den Ursprung und die Domestizierung von Rindern (Hausrindern) sowie über die Anstrengungen der Wissenschaftler aus genetischer und archäologischer Sicht.

Vieh

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

In der Anfangsphase der Forschung waren Skelettfunde die wichtigste Quelle für Hinweise. Durch die Analyse von Merkmalen wie Knochenmorphologie, Messdaten und archäologischen Phänomenen gelangten Forscher zu dem umfassenden Schluss, dass Hausrinder vom Auerochsen domestiziert wurden . Bis heute gehen die meisten Wissenschaftler davon aus, dass die frühesten archäologischen Belege für die Domestizierung von Auerochsen aus der Jungsteinzeit in Südwestasien stammen. Dort wiesen etwa 10.500 Jahre alte Überreste von Auerochsen deutliche Anzeichen menschlicher Aktivität auf.

Der Schädel und die Rekonstruktion eines Stiers im British Museum

(Bildquelle: Diversity Magazin)

Hausrinder sind im Allgemeinen kleiner als Auerochsen und weisen andere Zahnabnutzungsmuster auf. Durch die Kombination morphologischer Merkmale mit Hinweisen auf menschliche Aktivitäten wurden später im Nahen Osten (vor etwa 8.000 Jahren), in Europa (vor etwa 7.000 Jahren) sowie im Mittelmeerraum und Südostasien (vor etwa 6.000 Jahren) eine Reihe von Fossilien von Hausrindern entdeckt. Dies lässt darauf schließen, dass der Mensch den Auerochsen in großem Umfang in einer geeigneten Umgebung domestiziert hat, um eine stabile Nahrungsquelle zu erhalten.

Vergleich zwischen Auerochsen und modernen Rindern

(Bildquelle: Blog der Cambridge University Press)

Der wilde Vorfahre des Hausrindes – der Auerochse

An diesem Punkt fragt sich bestimmt jeder: Was ist rohes Rindfleisch? Tatsächlich lässt sich die Geschichte des Auerochsen bis ins Pleistozän zurückverfolgen. Julius Cäsar beschrieb einst in „Schwarzwald“, dass der Auerochse etwas kleiner als ein Elefant sei, aber einen riesigen Körper und enorme Geschwindigkeit besitze und weder Menschen noch Tieren gegenüber Schwäche zeige.

Auerochsen in der Höhlenmalerei

(Bildquelle: Nature Magazin)

Mit der Entwicklung der menschlichen Zivilisation nahm das Schicksal der Auerochsen jedoch eine dramatische Wendung. In Europa ist die Jagd auf Auerochsen nicht nur eine Jagdaktivität, sondern hat sich auch zu einem Symbol für die Demonstration von Stärke und Mut entwickelt. Der Besitz von Auerochsenhörnern gilt sogar als Zeichen der Ehre. Aus den oben genannten Gründen starben die Auerochsen bis 1627 aus. Die Auerochsen haben einen ganz anderen Charakter als Hausrinder und ihr Evolutionsprozess ist noch nicht vollständig verstanden. Obwohl uns Fossilienfunde Beweise für die Existenz von Arten liefern, ist es aufgrund der Auswirkungen der Umwelt und menschlicher Aktivitäten auf die Erhaltung und Verbreitung von Fossilien schwierig, komplexere Populationsgeschichten aufzudecken.

Die Entwicklung der Genetik in den letzten Jahren hat neue Ideen für die Erforschung der Herkunft und Evolution der Tiere geliefert. Daher versuchen Forscher auch, die Herkunft und Domestizierungsgeschichte des Hausrinds mit genetischen Methoden zu analysieren. Auerochsen können in drei Hauptunterartengruppen unterteilt werden: Eurasischer Auerochse, Indischer Auerochse und Nordafrikanischer Auerochse . Aus dem eurasischen Auerochsen und dem indischen Auerochsen wurden im Nahen Osten bzw. im Indusbecken gewöhnliche Rinder und Höckerrinder domestiziert.

Neue Erkenntnisse aus der modernen Genetik

Die DNA (Desoxyribonukleinsäure) ist der Träger der biologischen Erbinformation und speichert den genetischen Code von Organismen. Moderne genetische Forschungen zeigen, dass es drei Hauptgruppen von Hausrindern gibt, nämlich das Asiatische Zebu, das Eurasische Gemeine Rind und das Afrikanische Gemeine Rind . Die wichtigsten mitochondrialen Linien moderner Rinder sind T und I, die jeweils zu den Linien der gewöhnlichen Rinder und Zebus gehören. Obwohl es zwischen gewöhnlichem Rind und Zebu erhebliche genetische Unterschiede gibt, bestehen zwischen beiden Rassen aufgrund ihrer gemeinsamen Abstammung und Hybridisierungsereignisse auch weitreichende genetische Verbindungen.

Zebu

(Fotoquelle: Veer-Fotobibliothek erstellt von: Science Popularization China

Autor: Zhou Yue und Wang Caihui (School of Cultural Heritage, Northwest University)

Hersteller: China Science Expo

In der vorherigen Ausgabe wurde die Domestizierung verschiedener Rinderarten beschrieben. In dieser Ausgabe erfahren Sie mehr über den Ursprung und die Domestizierung von Rindern (Hausrindern) sowie über die Anstrengungen der Wissenschaftler aus genetischer und archäologischer Sicht.

Vieh

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

In der Anfangsphase der Forschung waren Skelettfunde die wichtigste Quelle für Hinweise. Durch die Analyse von Merkmalen wie Knochenmorphologie, Messdaten und archäologischen Phänomenen gelangten Forscher zu dem umfassenden Schluss, dass Hausrinder vom Auerochsen domestiziert wurden . Bis heute gehen die meisten Wissenschaftler davon aus, dass die frühesten archäologischen Belege für die Domestizierung von Auerochsen aus der Jungsteinzeit in Südwestasien stammen. Dort wiesen etwa 10.500 Jahre alte Überreste von Auerochsen deutliche Anzeichen menschlicher Aktivität auf.

Der Schädel und die Rekonstruktion eines Stiers im British Museum

(Bildquelle: Diversity Magazin)

Hausrinder sind im Allgemeinen kleiner als Auerochsen und weisen andere Zahnabnutzungsmuster auf als Auerochsen . Durch die Kombination morphologischer Merkmale mit Hinweisen auf menschliche Aktivitäten wurden später im Nahen Osten (vor etwa 8.000 Jahren), in Europa (vor etwa 7.000 Jahren) sowie im Mittelmeerraum und Südostasien (vor etwa 6.000 Jahren) eine Reihe von Fossilien von Hausrindern entdeckt. Dies lässt darauf schließen, dass der Mensch den Auerochsen in großem Umfang in einer geeigneten Umgebung domestiziert hat, um eine stabile Nahrungsquelle zu erhalten.

Vergleich zwischen Auerochsen und modernen Rindern

(Bildquelle: Blog der Cambridge University Press)

Der wilde Vorfahre des Hausrindes – der Auerochse

An diesem Punkt fragt sich bestimmt jeder: Was ist rohes Rindfleisch? Tatsächlich lässt sich die Geschichte des Auerochsen bis ins Pleistozän zurückverfolgen. Julius Cäsar beschrieb einst in „Schwarzwald“, dass der Auerochse etwas kleiner als ein Elefant sei, aber einen riesigen Körper und enorme Geschwindigkeit besitze und weder Menschen noch Tieren gegenüber Schwäche zeige.

Auerochsen in der Höhlenmalerei

(Bildquelle: Nature Magazin)

Mit der Entwicklung der menschlichen Zivilisation nahm das Schicksal der Auerochsen jedoch eine dramatische Wendung. In Europa ist die Jagd auf Auerochsen nicht nur eine Jagdaktivität, sondern hat sich auch zu einem Symbol für die Demonstration von Stärke und Mut entwickelt. Der Besitz von Auerochsenhörnern gilt sogar als Zeichen der Ehre. Aus den oben genannten Gründen starb der Auerochse bis 1627 aus . Der Charakter des Auerochsen unterscheidet sich stark vom des Hausrinds und sein Evolutionsprozess ist noch nicht vollständig verstanden. Obwohl uns Fossilienfunde Beweise für die Existenz von Arten liefern, ist es aufgrund der Auswirkungen der Umwelt und menschlicher Aktivitäten auf die Erhaltung und Verbreitung von Fossilien schwierig, komplexere Populationsgeschichten aufzudecken.

Die Entwicklung der Genetik in den letzten Jahren hat neue Ideen für die Erforschung der Herkunft und Evolution der Tiere geliefert. Daher versuchen Forscher auch, die Herkunft und Domestizierungsgeschichte des Hausrinds mit genetischen Methoden zu analysieren. Auerochsen können in drei Hauptunterartengruppen unterteilt werden: Eurasischer Auerochse, Indischer Auerochse und Nordafrikanischer Auerochse. Aus dem eurasischen Auerochsen und dem indischen Auerochsen wurden im Nahen Osten bzw. im Indusbecken gewöhnliche Rinder und Höckerrinder domestiziert.

Neue Erkenntnisse aus der modernen Genetik

Die DNA (Desoxyribonukleinsäure) ist der Träger der biologischen Erbinformation und speichert den genetischen Code von Organismen. Moderne genetische Forschungen zeigen, dass es drei Hauptgruppen von Hausrindern gibt, nämlich das Asiatische Zebu, das Eurasische Gemeine Rind und das Afrikanische Gemeine Rind . Die wichtigsten mitochondrialen Linien moderner Rinder sind T und I, die jeweils zu den Linien der gewöhnlichen Rinder und Zebus gehören. Obwohl es zwischen gewöhnlichem Rind und Zebu erhebliche genetische Unterschiede gibt, bestehen zwischen beiden Rassen aufgrund ihrer gemeinsamen Abstammung und Hybridisierungsereignisse auch weitreichende genetische Verbindungen.

Zebu

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Studien zur mitochondrialen Diversität legen nahe, dass der Nahe Osten und das Indusbecken die möglichen Ursprungsorte des Gemeinen Rindes bzw. des Zebus sind . Darüber hinaus gehen einige Forscher aufgrund von Daten zum Kerngenom davon aus, dass die Wüstenregion des heutigen Ägyptens der dritte Ursprungsort domestizierter Rinder ist und dass die in Afrika verbreiteten Rinder möglicherweise von hier stammen. Interessanterweise wurden die afrikanischen Rinderpopulationen einige Zeit später durch Zebu-Elemente ersetzt, die vor allem vom Horn von Afrika und der Ostküste kamen.

Alte DNA enthüllt die Evolution des Hausrinds

Moderne genetische Erkenntnisse haben wichtige Erkenntnisse zur Evolutionsgeschichte unserer Hausrinder gebracht, dennoch wissen wir immer noch sehr wenig über die genauen Einzelheiten ihrer Geschichte. Antike Proben enthalten umfangreiche genetische Informationen aus der Antike und sind zweifellos wichtiges Material für die Aufdeckung evolutionärer Details, die durch moderne Proben nicht erklärt werden können. Alte DNA liefert direkte Beweise für frühe domestizierte und wilde Vorfahren und erweitert unser Verständnis der Tierdomestizierung. In den letzten Jahren konnten wir durch die Kombination archäologischer Materialien und alter DNA-Technologie tiefer in die genetischen Informationen alter Proben eintauchen und eine umfassendere Evolutionsgeschichte zeichnen.

Eine Kombination aus alten und modernen genetischen Studien legt nahe, dass das gewöhnliche Rind vor 10.300 bis 10.800 Jahren im Fruchtbaren Halbmond domestiziert wurde und sich anschließend nach Osten und Westen ausbreitete.

Was die Ausbreitung nach Westen betrifft, so kamen Rinder vor 10.000 Jahren nach Anatolien und vor etwa 8.500 Jahren nach Europa. Eine auf Rinder gestützte Theorie wurde in Griechenland ausgegraben. Es gab zwei Routen für ihre Migration und Verbreitung in Europa. Eine davon führte vor 7.900 bis 7.700 Jahren über die Mittelmeerküste nach Frankreich, Spanien und an andere Orte. Die andere Route führte über die Donau vor 7.500 Jahren nach Mitteleuropa und 1.000 Jahre später nach Nordeuropa.

Was die Ausbreitung nach Osten betrifft, so gelangten die gewöhnlichen Rinder vor 5.000 bis 4.000 Jahren nach China, in die Mongolei und an andere Orte und wurden zu den Vorfahren der gewöhnlichen Rinder in Ostasien. Diese Ansicht wird durch Fossilienfunde aus der Zeit vor 4.500 bis 2.300 Jahren, die in Nordchina ausgegraben wurden, noch weiter bestätigt.

Die Verbreitung des gewöhnlichen Viehs

(Bildquelle: Diversity Magazin)

Während der frühen Ausbreitungsphase des Hausrinds kam es in vielen Regionen Eurasiens, darunter in Italien, dem Nahen Osten und China (Shanxi und Qinghai), zu einem umfangreichen genetischen Austausch zwischen Auerochsen und Hausrindern. Auf Grundlage der vollständigen Genomdaten von Rindern im Nordosten Chinas aus der Zeit vor 43.000 bis 3.590 Jahren spekulierten Forscher, dass es sich bei den ostasiatischen Auerochsen möglicherweise um eine einzigartige Unterart handelt. Darüber hinaus kam es bereits vor 3.800 bis 3.400 Jahren auf dem Qinghai-Tibet-Plateau zu einem genetischen Austausch zwischen ostasiatischen Auerochsen und Rindern.

Die Verbreitung des Zebu-Rinds verlief unabhängig von der des gewöhnlichen Rindes. Vor etwa 4.500 Jahren wanderten Zebu-Rinder nach Osten ins Ganges-Tal. Auch in Indien ausgegrabene neolithische Überreste stützen diese Ansicht. Vor etwa 4.200 Jahren begannen die Zebu-Rinder, vom Indus-Becken aus großflächig in den Nahen Osten einzudringen. Von der indischen Küstenroute aus breiteten sie sich vor etwa 3.500 bis 2.500 Jahren nach Südostasien und Südchina aus und erreichten vor 1.000 Jahren Indonesien.

Darüber hinaus spekulieren Forscher, dass der Klimawandel vor 4.200 Jahren zur Ausbreitung des Zebu-Rinders in Europa führte. Vor 4.000 Jahren wurden männliche Zebu-Rinder über den Persischen Golf und Südarabien nach Ostafrika eingeführt, was sich in den Überresten in Ägypten und Somalia vor 3.500 Jahren widerspiegelte.

Wiederherstellung der frühen Domestizierungsgeschichte des Rindes

Frühere Studien deuten darauf hin, dass die Domestizierung von Rindern, insbesondere ihre frühe Domestizierungsgeschichte, weitaus komplizierter ist als wir dachten. Kürzlich veröffentlichte das Forschungsteam von Daniel G. Bradley am Trinity College Dublin in Irland eine Arbeit mit dem Titel „Die genomische Naturgeschichte des Auerochsen“.

Titelbild des Papiers

(Bildquelle: Screenshot der offiziellen Website)

Mithilfe der alten Genominformationen von 38 Auerochsen und 34 Hausrindern in Eurasien führten Wissenschaftler paläogenetische Untersuchungen über einen Zeitraum von 47.000 Jahren durch und enthüllten die frühe Evolutions- und Domestizierungsgeschichte der Auerochsen. Diese Studie liefert umfassende Hintergrundinformationen zum genetischen Ursprung des Wortes „Kuh“ und bereichert unser Verständnis des Evolutionsprozesses des Auerochsen erheblich.

Auerochsen tauchten erstmals vor 650.000 Jahren in Europa auf und hatten sich 100.000 Jahre vor der letzten Eiszeit in mehrere unterschiedliche Populationen aufgespalten , darunter mindestens nordasiatische, südwestasiatische und europäische Populationen. In der europäischen Population weisen zwei Auerochsenproben (vor 46.000 und vor 47.000 Jahren) eine enge genetische Verwandtschaft mit Proben nach der letzten Eiszeit auf, was darauf hindeutet, dass die europäische Population kontinuierlich vor und nach der letzten Eiszeit existierte.

Aufgrund des rauen Klimas wurde der Lebensraum des Auerochsen in Europa während der letzten Eiszeit jedoch auf einige „Refugien“ in Südeuropa reduziert, darunter auf der Iberischen Halbinsel und der Balkanhalbinsel. Bemerkenswerterweise stimmten andere europäische Urproben größtenteils mit Proben von der Iberischen Halbinsel überein, was darauf schließen lässt, dass Auerochsenpopulationen aus unterschiedlichen Rückzugsgebieten einen unterschiedlich starken genetischen Beitrag zu anderen Populationen leisteten.

Die nordasiatische Population umfasst drei Auerochsenarten aus dem Pleistozän, deren geografisches Verbreitungsgebiet sich von Westrussland (vor ca. 41.500 Jahren) und Armenien (vor ca. 13.900 Jahren) bis zum Baikalsee im Osten (vor ca. 12.200 Jahren) erstreckt. Die drei Proben zeigten Vorfahrenlinien, bei denen es zu keiner genetischen Vermischung gekommen war, und die Autoren spekulierten, dass ökologische Barrieren ihren Kontakt mit Europa verhindert hätten. Allerdings zeigten die Auerochsen im Kaukasus und Zentralasien während des Holozäns eine deutliche genetische Durchmischung, die möglicherweise auf die Verbesserung der Umweltbedingungen während des Holozäns zurückzuführen ist, die den Austausch zwischen den Gruppen förderten.

Zur südwestasiatischen Population gehören zwei Auerochsen, einer aus der Zentraltürkei (vor etwa 7.600 Jahren) und einer aus Armenien (vor etwa 7.100 Jahren). Darüber hinaus weist auch ein Auerochse aus Nordafrika (Marokko, vor etwa 8.800 Jahren) eine enge genetische Verwandtschaft mit der südwestasiatischen Population auf, was auf eine ökologische Kontinuität entlang der südlichen Mittelmeerküste schließen lässt.

Wie bereits erwähnt, handelt es sich beim Auerochsen in Ostasien möglicherweise um eine einzigartige Unterart. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Auerochsen vor der Domestizierung von Hausrindern in ganz Eurasien weit verbreitet waren, was eine Populationsgrundlage für die Domestizierung von Hausrindern darstellte.

Rinder wurden erstmals vor etwa 11.000 Jahren von Menschen in Südwestasien domestiziert. Die genetischen Merkmale dieser frühen Population sind in den heutigen Rinderpopulationen jedoch nur schwach erhalten geblieben, was auf einen starken Rückgang der Populationszahlen während der Eiszeit hindeutet.

Bedenkt man, dass der Auerochse zu den größten Tieren im alten Westasien gehörte, dürfte das Einfangen und die Kontrolle der Fortpflanzung weiblicher Rinder zunächst eine enorme Herausforderung gewesen sein. Daher spekulieren die Autoren, dass der Mensch den Auerochsen vor allem durch Handlungen wie die gezielte Bereitstellung von Futter domestiziert hat und nicht durch einen passiven Domestizierungsprozess im traditionellen Sinne. Auerochsen und Hausrinder haben über Tausende von Jahren nebeneinander gelebt. Während der frühen Verbreitung der Hausrinder kam es häufig zu genetischer Vermischung zwischen Hausrindern und nicht domestizierten Auerochsen, was möglicherweise zur Anpassung beigetragen hat.

Abschluss

Durch die Untersuchung der Überreste von Ur-Auerochsen und Hausrindern, insbesondere durch paläogenetische Forschung, erlangen wir ein tieferes Verständnis der Herkunft und Domestizierungsgeschichte von Hausrindern. Um ihre Evolutionsgeschichte umfassender aufzudecken, sind jedoch noch genomische Studien an einer größeren Anzahl und älteren Rinderproben erforderlich. Diese Studien werden in Zukunft wichtige Beweise für die Aufklärung der gesamten Geschichte der Domestizierung von Rindern liefern und uns helfen, die Evolution des Rindes umfassender zu verstehen.

Quellen:

1. Rossi C, Sinding MHS, Mullin VE, et al. 2024. Die genomische Naturgeschichte des Auerochsen[J]. Nature, 2024: 1-6.

2.Chen S, Ren L, Gao Y, et al. 2024. Hinweise auf eine Kreuzung von Rindern und Auerochsen auf dem tibetischen Plateau vor etwa 3750 Jahren[J]. Science Bulletin, 69(18): 2825-2828.

3.Hou J, Guan X, Xia X, et al. 2024. Evolution und Erbe des ostasiatischen Auerochsen[J]. Science Bulletin, 69(21): 3425-3433.

4. Verdugo MP, Mullin VE, Scheu A, et al. 2019. Genomik, Ursprünge und schneller Umsatz des alten Rindes im Fruchtbaren Halbmond[J]. Science, 365(6449): 173-176.

5.Chen N, Cai Y, Chen Q, et al. 2018. Die Neusequenzierung des gesamten Genoms enthüllt die weltweite Abstammung und adaptive Introgressionsereignisse von domestizierten Rindern in Ostasien. Nat Commun, 9: 2337.

6. Chen SG, Gao Y, Chen NB, et al. 2024. Fortschritt und Aussichten archäologischer und genetischer Studien zur Yak-Domestizierung auf dem Qinghai-Tibet-Plateau[J]. Chinesisches Wissenschaftsbulletin, 69(11): 1417-1428.