Gammelt DNA dybt nede i Donaus mudder afslører en ellers skjult fortid

Forestil dig en forhistorisk boplads ved en stor flod. Her har mennesker boet, dyrket jorden og udnyttet landskabet.

Tusinder af år senere vil arkæologer gerne forstå, hvordan naturen omkring bopladserne så ud, hvilke ressourcer mennesker havde adgang til, og hvordan de levede.

Men netop i åbne flodlandskaber mangler ofte de spor, vi normalt bygger fortællingen på: Knogler, frø og planterester nedbrydes, og mange arter efterlader slet ikke fossiler, der kan genkendes i jorden.

I vores nye studie i Scientific Reports viser vi, at gammelt DNA fra arkæologiske udgravninger og flodaflejret mudder kan bruges til at rekonstruere fortidens økosystemer langs Donau.

Selv når de synlige rester er væk, kan mudderet gemme et arkiv af bittesmå DNA-fragmenter fra planter og dyr, der har levet i området.

Og de fragmenter åbner døren til en ellers skjult fortid.

Hvert lag er et naturligt arkiv

Donau-flodsletten er dynamisk. Når vandføringen ændrer sig, kan floden skifte kurs, slyngninger bliver afskåret, og nye kanaler opstår.

Over tid fyldes gamle flodløb langsomt op med mudder og organisk materiale. Set med videnskabelige briller bliver det til et naturligt arkiv, hvor hvert lag rummer spor af det miljø, der fandtes på stedet på et bestemt tidspunkt.

Det er også i flodlandskaber, at mange bopladser lå. Floder er kilde til vand, mad, transport osv.

Hvis vi vil forstå menneskets forhistorie bredt, er vi nødt til at kunne udlede biologisk information fra netop de åbne landskaber, hvor de fleste mennesker bosatte sig – ikke kun fra de mere gængse arkiver som huler, permafrost og sø-sedimenter.

Men åbne flodlandskaber er svære at studere

Problemet er, at åbne bopladser ofte er hårde miljøer for bevaring. Jordlag kan tørre ud, gennemgå nedfrysning samt optøning, blive oversvømmet eller flyttet rundt, og organiske rester nedbrydes hurtigt.

Derfor er det i mange tilfælde svært at rekonstruere fortidens natur og menneskers ressourcer ud fra fossiler alene.

Gammelt miljø-DNA (se faktaboks) kan i nogle tilfælde overleve, selv når de synlige rester er væk. Men i flodaflejringer opstår en ekstra udfordring: Floder kan blande mudder, hvorfor de dybere lag ikke nødvendigvis er ældre.

Hvis man vil bruge miljø-DNA i sådan et landskab, skal man derfor være mere konservativ i sin fortolkning og kombinere DNA’et med andre typer data.

Sådan gjorde vi

I studiet analyserede vi mudderprøver fra to åbne arkæologiske lokaliteter i Serbien: Donja Branjevina (tidlig neolitikum, cirka 6.100 til 5.600 f.v.t.) og Vinča-Belo Brdo (sen neolitikum, cirka 4.850 til 4.550 f.v.t.).

Derudover borede vi fire mudderkerner fra spor af tidligere Donau-løb.

Essensen i metoden er enkel: Organismer efterlader DNA i deres omgivelser gennem hele livet, blandt andet via mikroskopiske rester, afføring og dødt væv (se faktaboksen ovenfor).

Noget ender i jord og mudder, hvor DNA’et gradvist nedbrydes til kortere og kortere fragmenter.

Under visse forhold kan fragmenterne dog overleve længe nok til, at vi kan udtage mudderprøver, ekstrahere DNA’et og identificere, hvilke grupper af planter og dyr det stammer fra.

Floder kan blande mudderlagene, så man ikke kan gå ud fra, at dybere altid betyder ældre.

Derfor kombinerede vi DNA-resultaterne med en geologisk gennemgang af sedimentet, hvor vi undersøger, om lagdelingen er intakt, og hvilke typer materiale sedimentet består af.

Derudover brugte vi kulstof-14 (C-14) til at datere organisk materiale fra udvalgte lag, så vi fik en uafhængig tidsramme.

Endelig brugte vi karakteristiske ’alderstegn’ i DNA’et, altså mønstre af nedbrydning, som kan hjælpe med at skelne gammelt DNA fra nyere forurening.

Resultatet er ikke et perfekt billede af fortiden, men et robust biologisk signal, som kan bringe os tættere på hverdagen i de åbne landskaber, hvor en stor del af menneskets udvikling udspillede sig.

Hvad fandt vi i mudderet?

I prøverne fra bopladserne fandt vi DNA, der passer med en blandet løvskov for flere tusinde år siden.

Her ser vi blandt andet ahorn, elm og hestekastanje, og ved Donja Branjevina også eg, som passer til en klassisk løvskov i regionen i perioden.

Samtidig fandt vi spor af planter, som også kan have været konkrete ressourcer for mennesker, blandt andet hyld, vild pære, æble og vindrue.

Og vi ser også tydelige tegn på mere åbne og forstyrrede miljøer med græsser og bælgplanter, som kan pege på rydning, dyrkning eller græsning omkring bopladserne.

I de begravede flodaflejringer fandt vi spor af vådområder og ferskvandsmiljøer, blandt andet star og vandplanter som vandaks, hornblad og åkander.

Samtidig fandt vi DNA fra flere fisk, blandt andet karper, mallefisk og et særligt opsigtsvækkende fund af stør i en begravet kanal nær Donja Branjevina.

Det peger på, at arten tidligere har været mere rigt til stede i området, sammenlignet med i dag, hvor den er stærkt reduceret og lokalt helt forsvundet.

Giver et rigere billede af vores fælles fortid

En stor del af menneskets forhistorie foregik ikke i huler, men i åbne landskaber: floddale, terrasser, sletter og kystnære miljøer.

Og i mange regioner findes der hverken huler med gode aflejringer eller søer med lange, uforstyrrede mudderarkiver, som vi faktisk er velsignet med i Danmark.

Hvis vi kun kan rekonstruere naturhistorien dér, hvor bevaringen er ideel, får vi et skævt billede af fortiden.

Derfor er det vigtigt at udvikle metoder, der også virker i de mere udsatte, metodisk udfordrende kontekster.

Vores studie viser, at vi kan hente biologisk information ud af åbne flodaflejringer.

Kombinerer vi informationen, altså den gamle miljø-DNA, med sedimentanalyser og datering, får vi en mere sammenhængende fortælling om mennesker og deres miljø gennem forhistorien.

Dét udgør et første skridt mod en bredere anvendelse af gammel miljø-DNA som redskab til at forstå vores fortid.