Τα ιζήματα στα οποία είναι ενσωματωμένα τα αρχαιολογικά ευρήματα θεωρούνταν από τους περισσότερους αρχαιολόγους ως ασήμαντα υποπροϊόντα των ανασκαφών. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια έχει αποδειχθεί ότι τα ιζήματα μπορεί να περιέχουν αρχαία βιομόρια, συμπεριλαμβανομένου του DNA. «Η ανάκτηση αρχαίου DNA και πανίδας από ιζήματα προσφέρει συναρπαστικές νέες ευκαιρίες για τη διερεύνηση της γεωγραφικής και χρονικής κατανομής των αρχαίων ανθρώπων και άλλων οργανισμών σε τοποθεσίες όπου τα σκελετικά τους υπολείμματα απουσιάζουν», λέει ο Matthias Meyer, επικεφαλής της παρούσας μελέτης και ερευνητής στο Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ για την Εξελικτική Ανθρωπολογία στη Λειψία της Γερμανίας.
Για να διερευνήσουν την προέλευση του DNA στο ίζημα, οι ερευνητές του Max Planck συνεργάστηκαν με μια διεθνή ομάδα γεωαρχαιολόγων – δηλαδή αρχαιολόγων που εφαρμόζουν γεωλογικές τεχνικές για την ανακατασκευή του σχηματισμού ιζημάτων και τοποθεσιών – για να μελετήσουν τη διατήρηση του DNA στο ίζημα σε μικροσκοπική κλίμακα. Χρησιμοποίησαν αδιατάρακτους όγκους ιζήματος που είχαν προηγουμένως αφαιρεθεί από αρχαιολογικούς χώρους και εμποτισμένους σε συνθετική ρητίνη που μοιάζει με πλαστικό πολυεστέρα. Τα σκληρά μπλοκ μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο και κόπηκαν σε τομές για μικροσκοπική απεικόνιση και γενετική ανάλυση.
Οι ερευνητές εξήγαγαν με επιτυχία DNA από μια συλλογή τεμαχίων ιζημάτων που είχαν παρασκευαστεί πριν από 40 χρόνια, από τοποθεσίες στην Αφρική, την Ασία, την Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική. “Το γεγονός ότι αυτά τα μπλοκ είναι μια εξαιρετική πηγή αρχαίου DNA – συμπεριλαμβανομένου αυτού που προέρχεται από ανθρώπους – παρά τη συχνή αποθήκευση σε πλαστικό για πολλές δεκαετίες, παρέχει πρόσβαση σε μια τεράστια αναξιοποίητη αποθήκη γενετικών πληροφοριών.
Η συγκεκριμένη μελέτη ανοίγει μια νέα εποχή μελετών στο DNA πάνω σε αρχαιολογικά ευρήματα που θα επανεξετάσει τα δείγματα που είναι αποθηκευμένα σε εργαστήρια, επιτρέποντας την ανάλυση ανασκαφών που έχουν από καιρό ολοκληρωθεί, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό δεδομένου του ταξιδιωτικού περιορισμού και της απρόσιτης πρόσβασης σε έναν κόσμο που πλήττεται από την Πανδημία», λέει ο Mike Morley από το Πανεπιστήμιο Flinders στην Αυστραλία, ο οποίος ηγήθηκε ορισμένων από των γεωαρχαιολογικών αναλύσεων αυτής της έρευνας.
Αφθονία μικροκαταλοίπων στη μήτρα του ιζήματος
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μπλοκ ιζήματος από το Σπήλαιο Denisova, μια τοποθεσία που βρίσκεται στα βουνά Altai στη Νότια Κεντρική Σιβηρία όπου το αρχαίο DNA από τους Νεάντερταλ (Neanderthals), τους Ντενίσοβαν (Denisovans) και τους σύγχρονους ανθρώπους έχει ανακτηθεί εδώ και πολύ καιρό και έδειξε ότι τα μικρά οργανικά σωματίδια απέδωσαν περισσότερο DNA από το ίζημα που δειγματίστηκε τυχαία.
«Αυτή η ιδιομορφία δείχνει ξεκάθαρα ότι το υψηλό ποσοστό επιτυχίας της ανάκτησης DNA αρχαίου ανθρώπου από τα ιζήματα του σπηλαίου Denisova προέρχεται από την αφθονία μικροκαταλοίπων στη μήτρα των ιζημάτων παρά από το ελεύθερο εξωκυττάριο DNA από κόπρανα, σωματικά υγρά ή αποσυντιθέμενο κυτταρικό ιστό που δυνητικά προσροφάται σε κόκκους ορυκτών. ” λέει η Vera Aldeias, συν-συγγραφέας της μελέτης και ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο του Algarve στην Πορτογαλία. «Αυτή η μελέτη είναι ένα μεγάλο βήμα πιο κοντά για να κατανοήσουμε ακριβώς πού και υπό ποιες συνθήκες διατηρείται το αρχαίο DNA στα ιζήματα», λέει ο Morley.
Η προσέγγιση που περιγράφεται στη μελέτη επιτρέπει τη δειγματοληψία ιζημάτων σε εντοπισμένη μικροκλίμακα για αναλύσεις DNA και δείχνει ότι το αρχαίο DNA (aDNA) δεν είναι ομοιόμορφα κατανεμημένο στο ίζημα, και ότι συγκεκριμένα χαρακτηριστικά ιζημάτων ευνοούν περισσότερο τη διατήρηση του αρχαίου DNA από άλλα. «Η σύνδεση του aDNA του ιζήματος με το αρχαιολογικό μικρο-πλαίσιο σημαίνει ότι μπορούμε επίσης να αντιμετωπίσουμε τη δυνατότητα φυσικής κίνησης του aDNA μεταξύ ιζηματογενών αποθέσεων», λέει η Susan Mentzer, ερευνήτρια στο Senckenberg Center for Human Evolution and Palaeoenvironment (Γερμανία).
Ο Diyendo Massilani, ο κύριος συγγραφέας της μελέτης, κατάφερε να ανακτήσει σημαντικές ποσότητες DNA του Νεάντερταλ από λίγα μόνο χιλιοστόγραμμα ιζήματος. Μπορούσε να αναγνωρίσει το φύλο των ατόμων που άφησαν πίσω τους το DNA τους και έδειξε ότι ανήκαν σε έναν πληθυσμό που σχετίζεται με έναν Νεάντερταλ του οποίου το γονιδίωμα είχε ανακατασκευαστεί προηγουμένως από ένα θραύσμα οστού που ανακαλύφθηκε στο σπήλαιο.
“Το DNA του Νεάντερταλ σε αυτά τα μικρά δείγματα ιζήματος ενσωματωμένου σε πλαστικό ήταν πολύ πιο συγκεντρωμένο από αυτό που βρίσκουμε συνήθως σε χαλαρό υλικό”, επισημαίνει ο Diyendo Massilani. «Με αυτήν την προσέγγιση θα καταστεί δυνατή στο μέλλον η ανάλυση του DNA πολλών διαφορετικών αρχαίων ανθρώπινων ατόμων από έναν μικρό κύβο στερεοποιημένου ιζήματος. Αυτό πιθανώς συμβαίνει επειδή χρησιμοποίησαν τη σπηλιά ως τουαλέτα πριν από δεκάδες χιλιάδες χρόνια».
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Proceedings of the National Academy of Sciences.
