Eurac Research: Labore des Instituts für Mumienforschung im NOI Techpark eröffnet.
Geflochtene Zöpfe aus kastanienbraunem Haar umrahmen das kleine Gesicht – seltsam unnatürlich wirkt die perfekt erhaltene Frisur auf dem Haupt der über 500 Jahre alten südamerikanischen Kindermumie, die vorübergehend in den Laboren des Bozner Instituts für Mumienforschung von Eurac Research untergebracht ist. Für die Forscher bergen Mumien einen unermesslichen Schatz an Informationen. Mit immer besseren Technologien können die Wissenschaftler etwa Erkrankungen bis in die Steinzeit zurückverfolgen, die heute als „moderne Zivilisationskrankheiten“ gelten – mit wertvollen Erkenntnissen für die moderne Medizin. Das Bozner Institut ist mit seinen breitgefächerten Kompetenzen weltweit eines der wichtigsten Referenzzentren für die Erforschung menschlicher Überreste: von der klassischen physischen Anthropologie über biomolekulare Analysemethoden bis hin zu Pionierarbeiten zur bestmöglichen Konservierung von Mumien und nicht zuletzt aufgrund seiner Koordinierung der Forschungsarbeit an der weltberühmten Gletschermumie Ötzi. Am heutigen 9. September hat das Institut seine Labore im NOI Techpark eröffnet.
Archäologische Schätz aus aller Welt – multidisziplinärer Ansatz
Tutanchamun, Ramses III., die Gletschermumie Ötzi – für Mumienfunde aus aller Welt und auch für die Skelettfunde aus den verschiedenen archäologischen Fundstätten in Südtirol ist das Institut für Mumienforschung von Eurac Research mit seinen Laboren eine wichtige Anlaufstelle.
Die Erforschung der Funde beginnt im Labor für biologische Anthropologie: Hier wird die Vollständigkeit der Knochen erfasst und überprüft, wie gut die Überreste erhalten sind. Größe, Geschlecht und Sterbealter bestimmen die Forscher mit Instrumenten wie Messschieber, Dentalsonde, Lupe und Mikroskop. Sie analysieren Erkrankungen und Todesursache; mit Isotopenbestimmungen an Knochen und Zähnen können sie auch nach Jahrtausenden ermitteln, wo ein Mensch aufgewachsen ist und gelebt hat. Auch Rückschlüsse auf die Ernährung und Gesundheitsbedingungen sind möglich. „Das Besondere an unseren Laboren ist, dass wir verschiedene Disziplinen in den vier Laboren Tür an Tür an einem Ort vereinen und gemeinsam mit einem ganzheitlichen Ansatz an einen Fund herangehen“, erklärt der Molekularbiologe Frank Maixner von Eurac Research. So können Ergebnisse aus den physischen Untersuchungen der Knochen im angrenzenden Labor für antike DNA auf molekularer Ebene zum einen überprüft werden. Zum anderen bieten DNA-Analysen zusätzliche Informationen, die aus kleinsten Gewebeproben gewonnen werden können, wie die Genetikerin Giovanna Cipollini ausführt: „Wir können mehr über die genetische Herkunft erfahren, über Verwandtschaftsverhältnisse zwischen menschlichen Überresten aus ein und demselben Fundort; wir können Krankheitsbilder rekonstruieren, die es zu früherer Zeit schon gab.“ Im Labor für moderne DNA arbeiten die Wissenschaftler auch daran, ihre Untersuchungstechniken zu optimieren. „Unsere Forschungspartner und Auftraggeber sind Museen, Archäologen, kirchliche Institutionen. Sie treten an uns heran, weil wir ihre Funde in ihrer Gesamtheit untersuchen mit dem Anspruch, so wenig invasiv wie möglich vorzugehen. Zudem beraten wir sie auch darin, wie sie ihre Schätze am besten erhalten und konservieren können“, unterstreicht Albert Zink, der Leiter des Instituts für Mumienforschung. So erforscht das Institut im Labor für Konservierungstechnik die besten Bedingungen für die Konservierung von Mumien und realisiert auch maßgeschneiderte Lösungen zum Beispiel für Museen.
Spezialisten fürs „Kleine“
Die Bozner Mumienforscher sind auf kleinste Probenmengen spezialisiert. „Notgedrungen müssen wir mit kleinsten Proben arbeiten: Wir haben es mit sehr alten menschlichen Überresten zu tun, die unwiederbringlich verloren sind, wenn sie beschädigt oder gar zerstört werden. Jede Probenentnahme wägen wir genauestens ab“, macht Albert Zink deutlich. Daher sind auch die technologischen Gerätschaften in den Laboren im NOI Techpark darauf ausgerichtet, mit winzigen Proben zu arbeiten. „Gleichzeitig bekommen wir oft stark degradiertes Material, wo die DNA nur noch in Bruchstücken vorhanden ist und in sehr kleinen Mengen. Dazu kommt, dass dort auch viele Bakterien sind, die gar nicht ursprünglich von diesem Menschen stammen“, führt Zink weiter aus. Deshalb arbeitet er mit seinem Team daran, die Analysetechniken kontinuierlich zu verfeinern. Techniken, die auch für die moderne Medizin von großem Interesse sind, beispielsweise, wenn es darum geht, im Körper eines Patienten einen Krankheitserreger nachzuweisen, der nur in sehr geringen Spuren vorhanden ist.
„Die Labore für Mumienforschung haben im NOI Techpark ihren idealen Platz gefunden“, unterstrich Landeshauptmann Arno Kompatscher, der die Labore im NOI Techpark mit eröffnete. „Hier laufen innovative hochspezialisierte Technologien zusammen, die von größtem Interesse sind – sowohl für die Untersuchung und den Erhalt von wertvollstem Kulturerbe aus aller Welt als auch für archäologische Funde in Südtirol. Gleichzeitig sind es Technologien, die auch von großem Wert für die moderne klinische Medizin sind.“
Erkenntnisse für kommende Generationen
„Wenn wir sehr alte menschliche Überreste untersuchen, halten wir gleichermaßen eine molukulare Uhr in den Händen, die wir Tausende von Jahren zurückdrehen und dann mit unseren heutigen Daten vergleichen können“ sagt Frank Maixner. Gemeinsam mit Forscherkollegen aus aller Welt arbeiten die Bozner Forscher daran, Datenbanken mit Informationen beispielsweise zu jahrtausendealten Krankheitserregern zu generieren. So entschlüsselten sie bereits mithilfe einer Magenprobe von Ötzi das 5.300 Jahre alte Genom des Bakteriums Helicobacter pylori, das heute die Hälfte der Menschheit in sich trägt. „Wir erbrachten zum ersten Mal den Nachweis, dass dieses Bakterium den Menschen tatsächlich schon so lange begleitet. Besonders spannend war dabei, dass Ötzis Keim einer Variante ähnelt, die man heute vor allem in Asien findet. Dies liefert uns wiederum neue Rückschlüsse auf die Besiedelungsgeschichte Europas“, erläutert Albert Zink. Die Erkenntnisse aus der Analyse sehr alter DNA sind auch für die moderne Medizin interessant. Denn das Wissen, wie ein Bakterium sich im Menschen weiterentwickelt und angepasst hat, kann auch Ansatzpunkte für die Behandlung liefern.
Foto v.l.: Arno Kompatscher, Albert Zink und Roland Psenner.
Für den finanziellen Beitrag danken wir dem Europäischen Fond für regionale Entwicklung 2014-2020, CALL-FESR 2017 Forschung und Innovation, Autonome Provinz Bozen-Südtirol, für das Projekt: FESR1078_MummyLabs "Modernisierung und Zentralisierung der Laborinfrastruktur des Instituts für Mumienforschung im NOI Techpark"
Eurac Research: pronti i nuovi laboratori al NOI Techpark per lo studio delle mummie.
Sono passati 500 anni da quando era in vita, eppure la treccia di capelli castani che le incornicia il viso non si è mossa di un millimetro. La piccola mummia sudamericana è a Bolzano nei nuovi laboratori dell’Istituto per lo studio delle mummie di Eurac Research. Come tutti i resti umani antichi, custodisce un patrimonio immenso di conoscenza e di segreti che solo la ricerca scientifica potrà svelare. Grazie a tecnologie sempre più avanzate, gli studiosi possono identificare per esempio la presenza di malattie risalenti all’età della pietra e presenti ancora oggi. In questi casi lo studio delle mummie contribuisce in modo rilevante anche ai progressi della medicina moderna.
L’Istituto per lo studio delle mummie di Eurac Research con il suo know how multidisciplinare è tra i più importanti centri al mondo dedicati alla ricerca sui resti umani. Dalla progettazione di metodi di conservazione alla classica antropologia fisica e alle innovative tecnologie di analisi biomolecolari, le competenze dei ricercatori si sono arricchite nel tempo anche grazie agli studi sulla mummia più famosa al mondo. L’Istituto bolzanino è infatti responsabile scientifico della ricerca su ¿tzi. Da oggi gli esperti dell’Istituto altoatesino possono contare su quattro nuovi laboratori al NOI Techpark.
Approccio multidisciplinare per studiare tesori archeologici da tutto il mondo
Tutankhamon, Ramses III e Ötzi, l’Uomo venuto dal ghiaccio. L'Istituto per lo studio delle mummie di Eurac Research è un punto di riferimento nella comunità scientifica internazionale per lo studio di mummie illustri e allo stesso tempo è il principale referente delle amministrazioni locali per i ritrovamenti di resti nei vari siti archeologici dell'Alto Adige.
Lo studio dei reperti conservati, inizia nel Laboratorio di antropologia Qui i ricercatori verificano la completezza dei resti ossei e il loro stato di conservazione. Una speciale strumentazione (pinza, sonda dentale, lente e microscopio) viene utilizzata per determinare altezza, sesso ed età della morte. In questo laboratorio vengono individuate anche la causa di morte e le malattie di cui la persona soffriva quando era in vita. Con analisi isotopiche su ossa e denti è possibile scoprire anche dopo migliaia di anni dove è cresciuta una persona, dove ha vissuto e fare ipotesi sull’alimentazione e sulle sue condizioni di vita. "La particolarità dei nostri laboratori è che ci permettono di studiare i reperti combinando discipline diverse in un unico luogo e quindi di lavorare con un approccio scientifico multidisciplinare”, spiega il biologo molecolare Frank Maixner di Eurac Research. Dopo gli esami fisici infatti le ossa possono passare al vicino Laboratorio per il DNA antico per essere sottoposte all’analisi molecolare. Lo studio del DNA, che si svolge in un’area protetta per evitare contaminazioni esterne, svela un patrimonio enorme di informazioni anche partendo da un minuscolo campione di tessuto. Così la genetista Giovanna Cipollini: “Possiamo indagare l’origine genetica della persona, le relazioni di parentela tra i reperti di un unico sito e ricostruire la struttura di determinate malattie esistenti anche in epoche passate”.
Nel Laboratorio per il DNA moderno i ricercatori lavorano per migliorare sempre di più le loro tecniche di analisi. “I nostri partner di ricerca e committenti sono musei, archeologi e istituzioni religiose. Si rivolgono a noi perché siamo in grado di esaminare i loro reperti in modo approfondito ed esaustivo ma con un approccio minimamente invasivo. Inoltre, dopo l’analisi possiamo consigliare loro le migliori tecniche di conservazione e progettare delle teche ad hoc in base alle caratteristiche della mummia e del luogo dove sarà esposta” sottolinea Albert Zink, direttore dell’Istituto per lo studio delle mummie di Eurac Research. Proprio a questo aspetto è dedicato il Laboratorio di conservazione che collabora con musei di tutto il mondo.
Tecnologie pionieristiche per lavorare su campioni minuscoli
Studiare le mummie significa avere a che fare con resti delicatissimi che anche un minimo tocco potrebbe compromettere o distruggere irrimediabilmente. Ecco perché Zink e il suo gruppo cercano di affinare sempre di più le tecniche per lavorare con campioni minuscoli e per trovare tracce di DNA anche su materiale fortemente danneggiato e contaminato da batteri provenienti dall’ambiente esterno. Si tratta di tecniche di grande interesse anche per la medicina moderna, sono utili per esempio per individuare un agente patogeno presente nell’organismo solo in minime tracce.
"I laboratori per la ricerca sulle mummie hanno trovato il loro posto ideale al NOI Techpark", ha sottolineato il presidente Arno Kompatscher all’inaugurazione. "In questo ambito l’innovazione tecnologica è la chiave della ricerca. Solo grazie alla combinazione di tecniche altamente specializzate e alla loro continua evoluzione possiamo contribuire alla conservazione di preziose testimonianze dell’antichità provenienti da tutto il mondo e allo stesso tempo valorizzare i reperti archeologici dell'Alto Adige. Senza dimenticare che stiamo parlando di tecnologie rilevanti anche per la medicina moderna".
Sviluppare conoscenza per il futuro
“Analizzare resti umani molto antichi è come avere al polso un orologio molecolare e poterlo spostare indietro nel tempo per analizzare la condizione dell’uomo in una determinata epoca. Il confronto tra i dati così ottenuti e quelli attuali è un’opportunità straordinaria per la ricerca” afferma Frank Maixner, biologo di Eurac Research.
Per sfruttare al meglio i risultati di ricerca, l’Istituto sta lavorando insieme a partner di tutto il mondo alla creazione di banche dati sugli agenti patogeni ritrovati nei reperti antichi. Un esempio è il comune batterio Helicobacter pylori, trovato dai ricercatori bolzanini nello stomaco di Ötzi. Gli esperti di Eurac Research ne hanno analizzato il genoma e hanno osservato come il batterio della mummia assomigli a una variante che oggi si trova soprattutto in Asia. “È stata una scoperta entusiasmante. Partendo da questo risultato, si potranno ottenere rilevanti informazioni sulla storia della colonizzazione in Europa. Inoltre, capire come si è evoluto un batterio può contribuire oggi allo studio di possibili trattamenti” conclude Albert Zink.
Foto da sinistra: Arno Kompatscher, Albert Zink e Roland Psenner.
Grazie al Fondo Europeo di Sviluppo Regionale 2014-2020, CALL-FESR 2017 Ricerca e Innovazione, Provincia Autonoma di Bolzano- Alto Adige, per il contributo finanziario per il progetto: FESR1078_MummyLabs "Potenziamento e centralizzazione dell'infrastruttura di laboratorio dell'istituto per lo studio delle mummie presso il NOI Techpark