Seltsames Tier oder seltsames Gift: Was verbirgt sich im gefrorenen Boden des „Kühlschranks der Erde“?

Mit dem zunehmenden Klimawandel beginnen Teile des polaren Permafrosts zu schmelzen und geben Geheimnisse frei, die seit Millionen von Jahren eingefroren waren – neben lebensechten Urtierarten sind auch einige uralte „Bedrohungen“ im Permafrost begraben.

Interviewexperten

Li Qihan (Forscher, Institut für Medizinische Biologie, Chinesische Akademie der Medizinischen Wissenschaften)

Der heulende Schneesturm hörte endlich auf und die weiße Gletscherwelt begann zu erwachen. In einer Höhle unter tiefem Schnee begraben, kämpft eine Höhlenlöwin darum, ihren größten Feind abzuwehren: den Hunger.

Die Löwin leckte das schlafende Junge sanft, um es aufzuwecken. Das Junge in ihren Armen war erst ein oder zwei Monate alt und mit goldenem Fell bedeckt. Während es schnell wächst, wird das Junge immer neugieriger auf die Außenwelt – bald kann es Fleisch essen und die Wildheit der Natur ruft es in die eisbedeckte Welt.

Also nahm die hungrige Löwin ihre Jungen und ging an einem sonnigen Wintertag nach draußen, um nach Futter zu suchen.

▲Der Maler stellte sich eine Höhlenlöwenjagdszene vor, die 1920 entstand (Quelle: Wikipedia)

Plötzlich brach ein Teil des vom Schnee bedeckten Bodens ein – es stellte sich heraus, dass sich unter dem Schnee ein riesiger, bodenloser Riss verbarg! Es war jedoch zu spät. Das Löwenjunge fiel ohne Zeit zum Reagieren hin und sein kleiner Körper wurde augenblicklich unter dem verstreuten Eis, Schnee und Kies zerquetscht …

Wir können nur unsere Vorstellungskraft nutzen, um die Lücken in den Geschichten zu füllen, die dieses urzeitliche Löwenjunge erlebt hat. Sicher ist jedoch, dass sein Leben während der Eiszeit ein abruptes Ende fand.

In der endlosen Dunkelheit und beißenden Kälte vergingen 28.000 Jahre wie im Flug. Durch die Ankunft eines Mammutelfenbeinsammlers namens Boris Berezhnev konnte das im Permafrost eingefrorene Höhlenlöwenjunge „wieder das Tageslicht erblicken“.

Der gefrorene „antike Tierfriedhof“

Vor 500.000 Jahren lebten auf dem afrikanischen Kontinent zahlreiche primitive Löwen. Im Laufe der Zeit verließen einige Löwen Afrika und wanderten nach Europa aus. Ihre Nachkommen passten sich allmählich den rauen Bergen und dem kalten Klima der Gegend an und entwickelten sich schließlich zu Höhlenlöwen. Diese heute ausgestorbenen Katzen waren viel größer als die heutigen Löwen und durchstreiften vor 300.000 bis 100.000 Jahren die Weiten des russischen Fernen Ostens, wo sie sich an Mammutkälbern, Kamelen und Bisons gütlich taten, bevor sie vor 10.000 Jahren verschwanden.

Im Jahr 2017 entdeckte Boris in der Nähe eines Flusses in der Region Jakutien in Ostsibirien ein männliches Höhlenlöwenjunges und nannte es „Boris“. Ein Jahr später fand er weniger als 15 Meter von der Stelle entfernt, an der er „Boris“ gefunden hatte, ein weiteres weibliches Höhlenlöwenjunges namens „Sparta“.

▲Eine Nahaufnahme des weiblichen Höhlenlöwenjungen „Sparta“, dessen Schnurrhaare noch deutlich sichtbar sind (Quelle: Universität Stockholm)

Im Vergleich zu Boris, dessen Überreste teilweise beschädigt sind, sei Sparta möglicherweise „das am besten erhaltene Eiszeittier, das je gefunden wurde“, sagte Raúl Dahlen, ein Forscher am Stockholmer Zentrum für Paläogenetik in Schweden.

„Sparta“ ist komplett mit goldenem Fell bedeckt und scheint keinerlei Wunden oder Schäden zu haben. Es hat die Augen geschlossen und den Mund leicht geöffnet, als würde es ruhig schlafen. Von den deutlich sichtbaren Schnurrhaaren um sein Maul bis hin zu den aufrecht stehenden und extrem scharfen Krallen ist der unter natürlichen Bedingungen mumifizierte „Sparta“ fast genauso wie zu Lebzeiten vor 28.000 Jahren, nur dass er verschrumpelt ist.

▲Bilder a, c, e und f sind „Sparta“, und Bilder b und d sind „Boris“ (Quelle: Fachzeitschrift „Quaternary“)

„Wir haben einen CT-Scan durchgeführt und Schäden an seinem Schädel und ausgerenkte Rippen festgestellt. Angesichts seines Erhaltungszustands gehen wir davon aus, dass er kurz nach seinem Tod begraben worden sein muss, vielleicht in einem Erdrutsch oder einem Riss im Permafrost“, sagte Darren.

Den Untersuchungen zufolge waren neben einer leichten Deformation des Schädels auch die Hinterbeine und der Schwanz des „Spartaners“ sehr flach gedrückt, als ob er großem Druck ausgesetzt gewesen wäre. Als „Boris“ ausgegraben wurde, waren seine Hinterbeine ausgestreckt und seine Krallen waren zum Rücken und Bauch hin leicht abgeflacht, möglicherweise weil er vor seinem Tod im Wasser um sein Überleben kämpfte oder paddelte.

▲Der Skelettumriss von „Boris“ im CT-Scan (Quelle: Fachzeitschrift „Quaternary“)

Zunächst dachten die Forscher, dass es sich bei den beiden Löwenjungen, die nicht weit voneinander entfernt lebten, um eine „Familie“ handeln könnte. Nach einigen Tests stellte man jedoch überrascht fest, dass die beiden „Mumien“ nicht nur keine Geschwister waren, sondern dass zwischen ihren Todesfällen auch 15.000 Jahre liegen – „Boris“ war 43.000 Jahre alt!

Beide Höhlenlöwenjungen starben hier. Könnte es sein, dass dies während der Eiszeit vor Zehntausenden von Jahren ein gefährliches Gebiet war? Vielleicht ist auch das Gegenteil der Fall: Dieser Ort war einst ein beliebter Lebensraum für urzeitliche Lebewesen.

Es wird berichtet, dass Forscher im selben Ausgrabungsbereich, in dem die beiden Löwenjungen gefunden wurden, auch noch „ältere“ Tiermumien entdeckten: eine 46.000 Jahre alte Ohrenlerche und einen 18.000 Jahre alten „Welpen“, der sowohl wie ein Hund als auch wie ein Wolf aussah. Wenn diese Tiere eines gemeinsam haben, dann ist es, dass sie alle aussehen, als wären sie erst seit ein paar Tagen tot.

Verschiedene urzeitliche Lebewesen unter dem gefrorenen Boden

Tatsächlich ist die Entdeckung von Leben im Permafrost keine Seltenheit. Die klirrende Kälte in den Polarregionen kann nicht nur dazu führen, dass das Herz verunglückter Urlebewesen stehen bleibt, sondern auch die Uhr des Verfalls und der Zerstörung anhält.

Ebenfalls in der Region Jakutien in Ostsibirien entdeckten Wissenschaftler 2018 eine 40.000 bis 30.000 Jahre alte junge Pferdemumie. Die Hufe, der Schweif und sogar der Bereich um die Nüstern des Fohlens waren noch „behaart“ und bei der Ausgrabung noch deutlich zu erkennen.

▲Die im gefrorenen Boden gefundene junge Pferdemumie weist noch immer deutliche Haardetails auf (Quelle: Nordöstliche Föderale Universität, Russland)

Im Jahr 2020 entdeckten Wissenschaftler im Permafrost der Region eine weitere Wollnashornmumie. Als dieses 50.000 bis 20.000 Jahre alte Wollnashorn entdeckt wurde, waren 80 % seines braunen Fells intakt erhalten. Neben seinen Zähnen und Knochen war in seinen Eingeweiden sogar seine letzte Mahlzeit, bevor er ins Wasser fiel und starb, noch gut erhalten. Aus diesem Grund gilt es auch als das bislang am besten erhaltene Exemplar eines Wollnashorns.

Im Jahr 1993 entdeckten russische Wissenschaftler im Permafrost auf dem Ukak-Plateau im Altai-Gebirge eine weibliche menschliche Mumie, die seit mindestens 2.500 Jahren tot war. Als die weibliche Leiche ausgegraben wurde, war sie in sehr gutem Zustand. Sowohl seine elastische Haut als auch das exquisite Hirschkopf-Tattoo auf seinem Arm schockierten die Welt. Die Leute nannten sie „Prinzessin Ukak“ und manche hielten es sogar für „eine der wichtigsten archäologischen Entdeckungen des 20. Jahrhunderts“.

▲Das Tattoo auf der Schulter von „Prinzessin Ukak“ (Quelle: Siberian Times)

Mit der Zunahme menschlicher Aktivitäten in Permafrostgebieten in den letzten Jahren sind immer mehr Lebewesen auf der Welt aufgetaucht, die in der Antike „unerwartet gestorben“ sind. Darunter befinden sich nicht nur ausgestorbene seltene Vögel und Tiere, sondern auch Mikroorganismen, die mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind. Nach Millionen von Jahren im gefrorenen Boden erblickten sie nicht nur wieder das Licht der Welt, einige wurden sogar „wiederbelebt“ …

Im Juni dieses Jahres veröffentlichten russische Wissenschaftler eine Forschungsarbeit in „Contemporary Biology“, in der sie erklärten, sie hätten Bdelloidea-Rädertierchen entdeckt, die seit mindestens 24.000 Jahren 3,5 Meter unter dem sibirischen Permafrost „geschlafen“ hätten. Später konnten Wissenschaftler einige davon im Labor erfolgreich „wiederbeleben“!

Es ist bekannt, dass Bdelloide-Rädertierchen eine Art Süßwasserwirbelloser sind, die so klein sind, dass sie nur unter dem Mikroskop sichtbar sind. In fast 40 Millionen Jahren der Evolution haben Bdelloidea-Rädertierchen eine extrem zähe Vitalität entwickelt – in rauen Umgebungen wie wasserfreier, eisiger, niedriger Temperatur und niedrigem Sauerstoffgehalt können sie in einem „superlangen Standby“-Zustand überleben, ohne völlig zu dehydrieren.

Wissenschaftler haben bereits früher Experimente durchgeführt, bei denen sie moderne Bdelloide-Rädertierchen in einer Tiefkühlumgebung mit einer Temperatur von -20 °C eingefroren haben. Diese Mikroorganismen konnten auch zehn Jahre später noch „erweckt“ werden.

▲Unter dem Mikroskop schlafen mindestens 24.000 Rädertierchen (Quelle: AFP)

Es wird berichtet, dass Wissenschaftler, nachdem sie diese uralten „kleinen Zombies“, die sie im Permafrost gefunden hatten, wiederholt eingefroren und wieder aufgetaut hatten, entdeckten, dass diese Mikroorganismen in extremen Umgebungen automatisch einen „Schutzmodus“ aktivieren, um ein Einfrieren der Zellen zu verhindern. Die aufgetauten und „wiederbelebten“ Bdelloidea-Rädertierchen können sich auch durch Parthenogenese vermehren und Klone mit genau denselben Genen wie der ursprüngliche Körper erzeugen.

Der schmelzende „Kühlschrank“ und die versteckten Sorgen

Immer häufiger gelangen Lebewesen aus der Antike in die Neuzeit. Ist dies ein Segen oder ein Fluch für die Menschheit?

Für die Erde ist der Permafrost wie ein riesiger natürlicher Kühlschrank. Neben verschiedenen großen Organismen gibt es auch viele weitere Bakterien und Viren, mit denen der moderne Mensch noch nie in Berührung gekommen ist.

Im Jahr 2014 gab ein gemeinsames Labor des französischen Nationalen Zentrums für wissenschaftliche Forschung und der Universität Marseille bekannt, dass Forscher das „Sibirische Breitmaul-Topfvirus“ in Permafrostproben entdeckt hätten, die vor vier Jahren im Fernen Osten Russlands gesammelt worden waren.

Das Pittovirus ist ein Typ supergroßer Viren, dessen Genom größer ist als das der meisten bekannten Viren. Der Virusdurchmesser kann 0,5 Mikrometer überschreiten und ist sogar unter einem optischen Mikroskop deutlich zu erkennen. Das von französischen Forschern entdeckte Virus war 30 Meter tief in einer Sedimentschicht vergraben. Bei ihren Experimenten stellten sie fest, dass das Virus, obwohl es mindestens 30.000 Jahre lang im Permafrost gefroren war, nach der „Wiederauferstehung“ immer noch ansteckend war und erfolgreich Amöben infizierte.

▲Sibirisches Breitmaul-Krug-Virus unter dem Mikroskop (Quelle: AFP)

Es ist noch nicht bekannt, welche Bedrohung das sibirische Pithovirus für prähistorische Arten darstellte, aber zumindest für den modernen Menschen sind sie ungefährlich. Wie viele Riesenviren kann das Pithovirus Amöben, aber keinen Menschen infizieren.

„Wir können nicht sagen, dass es hundertprozentig unmöglich ist, aber die Wahrscheinlichkeit ist sehr gering.“ Li Qihan, ein Forscher am Institut für Medizinische Biologie der Chinesischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften, erklärte Reportern, dass sich Amöben physiologisch stark von Wirbeltieren unterschieden. „Und sie sind auch verwandtschaftlich zu weit voneinander entfernt, sodass die Möglichkeit einer grenzüberschreitenden Übertragung auf den Menschen sehr gering ist.“

Voraussetzung dafür, dass ein Virus den menschlichen Körper infizieren kann, ist die Fähigkeit, an menschliche Zellen zu binden. Dieser Prozess beruht auf der Bindung von Proteinen auf der Oberfläche des Virus an bestimmte Proteinrezeptoren auf der Oberfläche menschlicher Zellmembranen. Allerdings war das sibirische Pittosporum-Virus über 10.000 Jahre lang im Permafrost eingefroren, was zu seiner langfristigen „Abwesenheit“ in der biologischen Evolution führte, was die Wahrscheinlichkeit, dass es 10.000 Jahre später mit den Zellrezeptoren höherer Organismen übereinstimmt, stark verringerte.

„Nur wenn sie lange Zeit mit Menschen ‚kämpfen‘, haben sie die Möglichkeit, ‚den Weg herauszufinden‘ und zu einem Muster zu mutieren, das das menschliche Immunsystem täuschen kann“, erklärte Li Qihan. Aber die Wissenschaftler bleiben vorsichtig. „Wenn Wissenschaftler an prähistorischen biologischen Proben forschen, ergreifen sie im Allgemeinen angemessene Schutzmaßnahmen, führen Screenings auf Krankheiten durch und führen die Experimente in einer Umgebung durch, die die biologische Sicherheit gewährleistet“, sagte er.

Im Vergleich zu prähistorischen Mikroorganismen, die lange Zeit eingeschlossen waren, sind Krankheitserreger, die nur kurze Zeit verborgen waren, gefährlicher: Im Jahr 2016 kam es im Norden Sibiriens Russlands zu einem mysteriösen Anthrax-Ausbruch, bei dem ein 12-jähriger Junge starb, Dutzende Menschen infiziert wurden und über 2.300 Rentiere umkamen. Der Schuldige dieser Epidemie war kein anderer als das Milzbrandbakterium, das über 75 Jahre lang im Permafrost eingeschlossen war.

Einem russischen Regierungssprecher zufolge gab es den letzten Anthrax-Ausbruch in der Region im Jahr 1941. Um Holz zu sparen, verbrannte man damals die Kadaver der mit Anthrax infizierten Rentiere nicht, sondern vergrub sie gleich an Ort und Stelle. Unter dem gefrorenen Boden wurden unsichtbare „Zeitbomben“ vergraben. Jahrzehnte später wurde das Wetter vor Ort ungewöhnlich heiß und die Hitzewelle ließ einen Teil des Permafrosts schmelzen. Die Kadaver des kranken Hirsches wurden erneut freigelegt und der Junge, der versehentlich das gefrorene Fleisch des kranken Hirsches gegessen hatte, erkrankte anschließend an Milzbrand.

Mit der Verschärfung des Treibhauseffekts taut und schmilzt auch der polare Permafrost, der „Kühlschrank der Erde“, mit beschleunigter Geschwindigkeit. Was erwartet die Menschen unter dem kalten Eis?

Geschrieben von Reporter Wang Xueying. Herausgegeben von Ding Lin.

Redakteur für Neue Medien/Lv Bingxin

Produziert von: Science Central Kitchen

Produziert von: Beijing Science and Technology News | Science Plus-Kunde

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