De seneste to årtier har budt på en revolution i forskernes evne til at rekonstruere fortiden. Det er blevet muligt takket være teknologiske fremskridt i metoderne til at udvinde og analysere DNA fra gamle knogler.
Disse fremskridt har afsløret, at neandertalere og moderne mennesker faktisk krydsede sig med hinanden; noget man tidligere ikke troede skete. Det har gjort det muligt for forskere at kortlægge de forskellige migrationer, der har formet moderne mennesker.
Det har også gjort det muligt at sekventere genomer fra uddøde dyr, som for eksempel mammutten, og fra uddøde patogener, som gamle pest-stammer.
Mens meget af dette arbejde er baseret på analyser af fysiske levn fra mennesker eller dyr, findes der en anden metode til at indhente gammelt DNA direkte fra miljøet. Forskere kan nu udvinde og sekventere DNA (bestemme rækkefølgen af 'bogstaverne' i molekylet) direkte fra grottesedimenter i stedet for at være afhængige af knogler. Det er ved at revolutionere hele feltet, som kaldes palæogenetik.
Bevarer og beskytter titusinder af års genetisk historie
Grotter og huler kan bevare og beskytte titusinder af års genetisk historie. De er nærmest ideelle arkiver til at studere interaktioner mellem mennesker og økosystemer gennem tiden. Aflejringerne under vores fødder bliver til biologiske tidskapsler.
Det er netop det, vi undersøger her på Geogenomic Archaeology Campus Tübingen (GACT) i Tyskland. Ved at analysere DNA fra grottesedimenter kan vi rekonstruere, hvem der boede i istidens Europa, hvordan økosystemerne ændrede sig, og hvilken rolle mennesker spillede. For eksempel: boede moderne mennesker og neandertalere i de samme huler?
Det er også muligt at finde genetisk materiale fra afføring, der blev efterladt i grotterne. Lige nu analyserer vi DNA fra ekskrementer fra en hulehyæne, der levede i Europa for omkring 40.000 år siden.
Det ældste sediment-DNA, der indtil videre er fundet, stammer fra Grønland og er to millioner år gammelt.
Kan afkode op til hundrede millioner gange mere DNA
Palæogenetikken har udviklet sig enormt siden det første genom fra et uddødt dyr – guaggaen (Equus quagga quagga) et medlem af hestefamilien og en uddød underart til almindelig zebra – blev sekventeret i 1984.
I løbet af de seneste to årtier har næste generations genetiske sekventeringsmaskiner, laboratorierobotter og bioinformatik (evnen til at analysere store, komplekse biologiske datasæt) forvandlet forhistorisk DNA fra en skrøbelig kuriositet til et effektivt videnskabeligt værktøj.
I dag kan sekventeringsmaskiner afkode op til hundrede millioner gange mere DNA end deres tidlige forgængere. Hvor det første menneskelige genom tog over et årti at færdiggøre, kan moderne laboratorier nu sekventere hundredevis af komplette menneskegenomer på én enkelt dag.
I 2022 blev Nobelprisen i fysiologi eller medicin tildelt Svante Pääbo, som er én af de førende forskere på området, hvilket understreger den globale betydning af denne forskning.
Forhistorisk DNA skaber nu jævnligt overskrifter – fra forsøg på at genskabe mammut-lignende elefanter til kortlægning af hundredtusindvis af års menneskelig tilstedeværelse i forskellige dele af verden.
Det afgørende er, at fremskridt inden for robotteknologi og databehandling har gjort det muligt at udvinde DNA fra sedimenter såvel som fra knogler.
GACT er et voksende forskningsnetværk med base i Tübingen, Tyskland, hvor tre institutioner samarbejder på tværs af fagområder for at udvikle nye metoder til at finde DNA i sedimenter.
Arkæologer, geologer, bioinformatikere, mikrobiologer og specialister i ældgammelt DNA kombinerer deres ekspertise for at opnå indsigt, som en enkelt disciplin ikke kan opnå alene – et samarbejde, hvor helheden virkelig bliver større end summen af delene.
Netværket rækker langt ud over Tyskland. Internationale partnere muliggør feltarbejde i arkæologiske huler og naturlige grotter verden over.
I sommeren 2025 undersøgte teamet for eksempel grottelokaliteter i Serbien, hvor de indsamlede flere hundrede sedimentprøver til analyse af forhistorisk DNA og relaterede økologiske studier.
Fremtidige projekter er planlagt i Sydafrika og det vestlige USA for at teste grænserne for bevarelse af ældgammelt DNA i sedimenter fra forskellige miljøer og tidsperioder.
En nål i en høstak
Udvindingen af DNA fra sedimenter lyder måske enkelt nok: Tag en prøve, udvind, sekventér, men i virkeligheden er det langt mere komplekst.
Molekylerne er sjældne, nedbrudte og fragmenterede og blandet med moderne forurening fra hulebesøgende og dyreliv.
Identifikation af ægte istidsmolekyler kræver subtile kemiske skademønstre i selve DNA’et, ultrarene laboratorier, robotstyret udvinding og specialiseret bioinformatik. Hver positiv identifikation er en lille triumf, der afslører mønstre, som konventionel arkæologi ikke kan se.
Meget af GACT's arbejde foregår i hulerne i Schwäbische Jura, i Unesco-verdensarvssteder som Hohle Fels, som er hjemsted for verdens ældste musikinstrumenter og figurative kunst.
Neandertalere og Homo sapiens efterlod stenartefakter, knogler, elfenben og sedimenter, der har hobet sig op gennem titusinder af år. Huler og grotter er naturlige DNA-arkiver, hvor stabile forhold bevarer de skrøbelige biomolekyler og gør det muligt for forskerne at opbygge en genetisk historie om istidens Europa.
En af de mest spændende sider ved sediment-DNA-forskning er evnen til at opdage arter, der for længst er forsvundet, selv når der ikke findes knogler eller artefakter.
Et særligt fokus ligger på mennesker: Hvem boede i hulen, og hvornår? Hvordan brugte moderne mennesker og neandertalere hulerne og grotterne, og var de der samtidig? Konkurrerede hulebjørne og mennesker om ly og ressourcer? Og hvad kan mikroberne, der levede sammen med dem, afsløre om menneskets effekt på fortidens økosystemer?
Hvert datasæt rejser nye spørgsmål
Sediment-DNA sporer også liv uden for hulen. Rovdyr slæbte bytte ind i beskyttede hulrum i grotterne, mennesker efterlod affald. Ved at følge ændringer i menneskers, dyrs og mikrobers DNA over tid kan forskere undersøge ældgamle udryddelser og skift i økosystemerne og dermed levere indsigt, der er relevant for den nuværende biodiversitetskrise.
Arbejdet er ambitiøst: at bruge sedimentært DNA til at rekonstruere istidens økosystemer og forstå de økologiske konsekvenser af menneskelig tilstedeværelse. Blot to år inde i GACT-projektet rejser hvert datasæt nye spørgsmål. Hvert lag i grotterne tilføjer endnu et twist til historien.
Med hundredvis af prøver under behandling venter store opdagelser forude. Forskerne forventer snart at kunne identificere de første hulebjørn-genomer, de tidligste spor efter mennesker og komplekse mikrobielle samfund, der engang trivedes i mørket.
Vil sedimenterne afsløre alle deres hemmeligheder? Det vil tiden vise, men det lover rigtig godt for fremtiden.
Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
