Engpässe bei der Gewinnung und Isolierung antiker DNA

Die Analyse von DNA, die aus alten Proben extrahiert wurde, hilft Wissenschaftlern, die genetische Zusammensetzung vergangener Populationen, Migrationsmuster und den kulturellen Austausch in der Menschheitsgeschichte besser zu verstehen. Proben wie Knochen, Zähne oder Steine ​​können nützliche Informationen über die Methoden und Praktiken liefern, die Menschen der frühen Altsteinzeit anwendeten, um Nahrung und Ressourcen zu sammeln, die zum Überleben benötigt wurden. Es war jedoch schwierig, diese Exemplare direkt mit bestimmten Personen zu verknüpfen, da Bestattungen im Paläolithikum selten waren und Personen, die war begraben wurden selten von ihren persönlichen Effekten begleitet.

„Um die konkreten Hersteller oder Nutzer dieser Objekte genau zu identifizieren, wäre die Gewinnung menschlicher DNA direkt aus den Objekten selbst erforderlich, analog zu modernen forensischen Untersuchungen“, so das Forscherteam zu der neuen Studie. schreiben. „Theoretisch sind solche Analysen für Artefakte aus Tierknochen oder Zähnen am vielversprechendsten, nicht nur weil sie porös und damit anfällig für das Eindringen von Körperflüssigkeiten (z. B. Schweiß, Blut oder Speichel) sind, sondern auch weil sie Hydroxylapatit enthalten. das dafür bekannt ist, DNA zu adsorbieren und ihren Abbau durch Hydrolyse und Nukleaseaktivität zu reduzieren.Doch das Extrahieren von DNA aus alten Skelettresten n Es ist keine leichte Aufgabe, es erfordert oft destruktiveProbenentnahme.

Setzt nach und nach DNA frei, die in alten Knochen und Zähnen eingeschlossen ist

In der aktuellen Studie entwickelten die Wissenschaftler eine neue Methode, die es ermöglicht, die in Knochen und Zähnen eingeschlossene DNA allmählich freizusetzen – was weniger destruktiv ist als herkömmliche Methoden –, um kulturelle Objekte mit bestimmten Personen zu verknüpfen. „Die Oberflächenstruktur paläolithischer Knochen- und Zahnartefakte liefert wichtige Informationen über deren Herstellung und Verwendung. Daher hatte die Erhaltung der Integrität der Artefakte, einschließlich der Mikrostrukturen auf ihrer Oberfläche, höchste Priorität.“ genannt Professor Archäologe Marie Soressi von der Universität Leiden. Soressi leitete das Projekt zusammen mit dem Genetiker Max Planck Prof. Mathias Meyer.

Die Forscher untersuchten die Auswirkungen mehrerer Chemikalien auf die Oberflächenstruktur archäologischer Knochen- und Zahnproben und entdeckten schließlich eine zerstörungsfreie Methode auf Phosphatbasis zur DNA-Extraktion. Dr. Elena Essel, Erstautorin der Studie und Molekularbiologin in Meyers Labor, vergleicht den Ansatz mit einer „Waschmaschine für antike Artefakte“: „Indem wir Artefakte bei Temperaturen bis zu 90°C waschen, können wir DNA daraus extrahieren das Waschwasser, während die Artefakte intakt bleiben“, sagte sie. erklären.

Erste Experimente, die die Methode an antiken Artefakten testeten, stießen auf Rückschläge, einschließlich einer Kontamination der Probe mit moderner DNA und unzureichender alter DNA, die in der Probe für die Analyse vorhanden war. Dann, im Jahr 2019, gruben die Archäologen Maxim Kozlikin und Michael Shunkov die Denisova-Höhle in Russland aus, wo sie einen paläolithischen Hirschzahnanhänger entdeckten. Das Leipziger Team wendete seine neue Methode auf den Anhänger an und isolierte erfolgreich Hirsch-DNA Und alte menschliche DNA. „Die Menge an menschlicher DNA, die wir aus dem Anhänger gewonnen haben, war außergewöhnlich“, genannt Essel, „fast so, als hätten wir einen menschlichen Zahn abgetastet“.

Der Anhänger wurde von einer Frau hergestellt oder getragen

Die Analyse des Anhängers und der gewonnenen DNA legt nahe, dass das Objekt etwa 19-25.000 Jahre alt ist und die DNA von einer einzelnen Person stammt. Basierend auf der Anzahl der X-Chromosomen, die in einem Teil des Kerngenoms vorhanden sind, der wiederhergestellt werden konnte, schließt das Forschungsteam, dass der Anhänger von einer Frau getragen oder hergestellt wurde. Seine Genetik deutet darauf hin, dass es eng mit einer alten Gruppe von Individuen weiter östlich in Sibirien verwandt war, die als „alte nördliche Eurasier“ bekannt ist. Skelettreste dieser Population wurden zuvor geborgen und analysiert, wodurch die genetische Verbindung hergestellt wurde.

„Forensische Pathologen werden nicht überrascht sein, dass menschliche DNA aus einem Objekt isoliert werden kann, das ausgiebig gehandhabt wurde“, genannt Meyer, „aber es ist erstaunlich, dass es nach 20.000 Jahren immer noch möglich ist.“ Die Forscher sind nun bestrebt, ihren neuen Ansatz auf andere steinzeitliche Artefakte aus Knochen und Zähnen anzuwenden.

Dieser Artikel ist ein Nachdruck von a Pressemitteilung Herausgegeben vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie. Das Material wurde hinsichtlich Länge und Inhalt bearbeitet.

Referenz: Essel E, Zavala EI, Schulz-Kornas E, et al. Uralte menschliche DNA, die von einem paläolithischen Anhänger geborgen wurde. Natur. 2023. tun: 10.1038/s41586-023-06035-2