Geistesblitze können in völlig unerwarteten Momenten aufleuchten. Eske Willerslev weiß das genau. Als er als junger Mann von einer Expedition aus Sibirien zurückkehrt, fühlt er sich innerlich leer. Beim Blick aus dem Fenster sieht er einen Hund, der sein Geschäft auf der Straße verrichtet. Und plötzlich gehen ihm Fragen durch den Kopf: Was passiert eigentlich mit dem genetischen Material, das dieser Hund in seinem Kot hinterlässt? Könnte es nicht sein, dass sich alte DNA nicht nur in Knochen oder Fossilien befindet, sondern auch in Erde, Schmutz oder Eis? Dass sich unter unseren Füßen jede Menge Überreste und Hinterlassenschaften von Tieren und Pflanzen befinden, die vor Hunderten, Tausenden oder gar Millionen von Jahren gelebt haben? Obwohl er für seine Idee anfangs belächelt wird, lässt er sich nicht beirren und soll recht behalten. Schon während seines Studiums gewinnt er sogenannte Umwelt-DNA aus Eiskernen. Sein Geistesblitz wird zum Ausgangspunkt einer außergewöhnlichen Forscherkarriere. Mit 33 Jahren wird er zum damals jüngsten Professor Dänemarks. 2022 sequenziert er zwei Millionen Jahre altes Erbgut aus den Permafrostböden Nordgrönlands und stellt damit einen Weltrekord für die älteste jemals gefundene DNA auf. Anhand alten Erbguts räumt er mit Mythen auf. So findet er heraus, dass Mammuts nicht von Menschen ausgerottet wurden, sondern durch den Klimawandel. Dass Menschen schon in der Bronzezeit mobiler waren als zuvor angenommen. Oder dass Wikinger keineswegs allesamt so blond und blauäugig waren, wie es in völkischen Ideologien gern behauptet wird.

Vom Permafrost zum Ozeanboden

Heute ist Willerslev Leiter des Exzellenzzentrums für Alte Umweltgenomik (Centre of Excellence for Ancient Environmental Genomics, CAEG) sowie Direktor der Initiative „Ancient Environmental Genomics Initiative for Sustainability“ (AEGIS), beide angesiedelt in der Sektion für GeoGenetik am Globe Institute der Universität Kopenhagen. Darüber hinaus hat er eine Professur am Department of Genetics der Universität Cambridge inne. Sein Karriereweg wird in der Emmy-prämierten Terra-X-Dokumentation „Vor der Eiszeit – Jagd nach dem ältesten Erbgut der Welt“ eindrucksvoll nachgezeichnet.

Mit der Universität Bremen geht Willerslev dem Meer auf den Grund. Er zählt zu den U Bremen Excellence Chair-Inhabern, die als Brückenköpfe zwischen der Universität Bremen und den führenden Universitäten der Welt fungieren. Im Exzellenzcluster „Der Ozeanboden“ haben Willerslev und sein Team in den vergangenen sieben Jahren eine Methode gefunden, um aus Sedimenten vom Meeresgrund alte DNA zu sequenzieren. Waren es bislang vor allem Fossilien in Bohrkernen, die Aufschluss über einzelne frühere Pflanzen und Tiere im Meer gaben, so könnte dieses Bild künftig deutlich detaillierter werden und auch Bakterien oder Mikroben einbeziehen. Denn diese hinterlassen zwar keine Fossilien, ihre DNA-Spuren bleiben jedoch im Sediment erhalten.

Wie haben sich Meere in Zeiten der Erderwärmung verändert? Welche Tier- und Pflanzenarten starben aus, welche entstanden? Wie haben sich die Arten gegenseitig beeinflusst? Diese Fragen sind nicht nur wichtig, um die Erdgeschichte besser zu verstehen, sie könnten auch entscheidende Hinweise darauf geben, wie sich eine künftige Erderwärmung auf die Welt auswirken wird. „Zukünftige Ökosysteme werden sich durch den Klimawandel dramatisch verändern“, sagt Willerslev. „Der Blick auf frühere Wärmeperioden gibt uns Hinweise auf das, worauf wir uns einstellen müssen.“ Der Evolutionsbiologe vergleicht dies mit dem Blick auf Börsenkurse: „Dort schaut man ja auch, wie sich einzelne Werte in der Vergangenheit unter dem Einfluss bestimmter Ereignisse entwickelt haben.“ Natürlich lasse sich die Zukunft anhand des Blicks auf die Vergangenheit nur begrenzt vorhersagen. „Aber es ist die vielversprechendste Methode, die wir haben.“

Detektivarbeit im Schlamm

Die größte Herausforderung sei es dabei nicht, alte DNA im Meer zu finden, sondern aus einer Fülle ganz unterschiedlicher Erbgut-Informationen die relevanten Erkenntnisse herauszufiltern, sagt Willerslev. Dies sei deutlich komplexer als an Land, denn anders als bei gefrorenen Sedimenten spielen hier auch Strömungen und Temperaturunterschiede eine Rolle. Im Schlamm vermischen sich Überreste aus Gegenwart und Vergangenheit. Und so gleicht die Forschung an den Sedimentproben echter Detektivarbeit. Ist es wirklich alte DNA oder stammt sie von einem Bakterium, das noch in diesem Sediment lebt? Und wenn es altes Erbgut ist: Zu welchem Tier oder zu welcher Pflanze gehörte es? Handelte es sich einst um einen natürlichen Bestandteil der Flora und Fauna im Meer oder um eine Art, die aus einem Fluss in den Ozean eingespült wurde? Fragen, die sich nun mithilfe großer Datenbanken und viel Programmierarbeit beantworten lassen: „Wir sind jetzt in der Lage, diese Fülle an DNA-Informationen zu sortieren und zu analysieren“, bilanziert Willerslev das zentrale Ergebnis der ersten Projektphase. In einer zweiten Phase geht es nun darum, diese Methode einzusetzen, um besser zu verstehen, wie marine Lebenswelten vor der Eiszeit ausgesehen haben, um daraus auch Rückschlüsse für die Zukunft ableiten zu können.

„Es gibt hier eine enorme Expertise in mariner Geologie mit hervorragenden Forschenden und einer großartigen Infrastruktur.“ Eske Willerslev

Passendes Forschungsumfeld am MARUM

Am MARUM, dem Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen, hat Eske Willerslev ein passendes Forschungsumfeld gefunden, das seine Kenntnisse im Umgang mit alter DNA mit dem Wissen um marine Sedimente und Mikrofossilien zusammenbringt. „Es gibt hier eine enorme Expertise in mariner Geologie mit hervorragenden Forschenden und einer großartigen Infrastruktur“, schwärmt er. Auch an der Uni Bremen freut man sich über die Kooperation mit Willerslev: „Er bringt einen weltweit einzigartigen Erfahrungsschatz mit. Die Zusammenarbeit mit ihm ist sehr bereichernd“, sagt Professor Michal Kucera, Konrektor für Forschung und Transfer und Projektleiter des Exzellenzclusters „Der Ozeanboden“. Kucera ist Geologe und Experte für Mikrofossilien und die Entwicklung der Ozeane als Teil der Erdgeschichte. Neben den Fortschritten im Forschungsprojekt freut er sich auch über Synergieeffekte aus der Zusammenarbeit mit Willerslev. So ist die Uni Bremen Teil von AEGIS geworden, einem großen Forschungsprojekt, das unter Willerslevs Leitung anhand von Sedimenten die Vegetation in der Vergangenheit zu rekonstruieren soll. Das Projekt soll entschlüsseln, wie Ökosysteme und Nutzpflanzen in der Vergangenheit auf Umweltveränderungen reagiert haben. Ziel ist es, dieses Wissen zu nutzen, um klimaresiliente Nutzpflanzen zu entwickeln. Die Uni Bremen steuert hier ein System für die Analyse und Kuration von Sedimentkernen bei und bekommt im Gegenzug als Projektpartnerin 2,5 Millionen Euro Förderung von der Novo Nordisk Stiftung. Ein Erfolg, der sich aus der Zusammenarbeit mit Willerslev ergeben habe, sagt Kucera, der seinem Forscherkollegen einen Sinn für den großen Wurf bescheinigt. „Er verfolgt große Visionen, ohne sich dabei lange mit Bedenken aufzuhalten. Und er kann andere Menschen unglaublich gut für seine Ideen begeistern, weil er auch selbst davon begeistert ist.“

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