Jaderná DNA z jeskynních sedimentů pomáhá odemknout starověké lidské dějiny

Galerie sochy jeskyně v severním Španělsku. Fotografický kredit: Javier Trueba – Madrid Scientific Films

Vědcům se poprvé podařilo extrahovat a analyzovat neandertálské chromozomy DNA zachovány v jeskynních sedimentech.

Oblast starověké DNA odhalila důležité aspekty naší evoluční minulosti, včetně našich vztahů s našimi vzdálenými bratranci, Denisovany a neandertálci. Tyto studie se opíraly o DNA z kostí a zubů, které uchovávají DNA a chrání ji před prostředím. Takové kosterní pozůstatky jsou však extrémně vzácné, což znemožňuje velkou část lidské historie pro genetickou analýzu.

Aby tyto mezery vyplnili, vyvinuli vědci z Institutu Maxe Plancka pro evoluční antropologii nové metody pro obohacování a analýzu lidské jaderné DNA ze sedimentů, které jsou hojné téměř na každém archeologickém nalezišti. K dnešnímu dni byla z archeologických sedimentů extrahována pouze mitochondriální DNA, ale to má pro studium populačních vztahů omezenou hodnotu. Nástup analýzy jaderné DNA sedimentů nabízí nové příležitosti ke zkoumání hluboké lidské minulosti.

Sedimenty mohou obsahovat genetický materiál od jiných savců

Při extrakci staré lidské DNA ze sedimentů museli vědci dávat pozor, aby se vyhnuli značnému množství DNA od jiných savců, jako jsou medvědi a hyeny. „Existuje mnoho míst v lidském genomu, která jsou velmi podobná například DNA medvěda,“ řekl Benjamin Vernot, hlavní autor studie. Výzkumníci se konkrétně zaměřili na oblasti v genomu, kde by si mohli být jisti, že izolují pouze lidskou DNA, a vyvinuli metody pro měření jejich úspěchu při odstraňování nelidské DNA. „Chtěli jsme si být jisti, že se náhodou nedíváme na neznámé druhy hyen,“ řekl Vernot.

Chagyrskaya jeskyně

Chagyrskaya jeskyně v pohoří Altaj na jižní Sibiři. Fotografický kredit: Richard G. Roberts

Vědci použili své techniky ke zkoumání více než 150 vzorků sedimentů ze tří jeskyní. Ve dvou z těchto jeskyní – Chagyrskaya a Denisova v pohoří Altaj na jižní Sibiři – předchozí studie analyzovaly DNA z kostí. To autorům umožnilo porovnat DNA ze sedimentů s DNA z kostí. „Techniky, které jsme vyvinuli, jsou velmi nové a chtěli jsme, abychom je mohli testovat na místech, kde jsme věděli, co nás čeká,“ uvedl Matthias Meyer, hlavní autor studie. Vědci zjistili, že DNA ze sedimentů nejvíce souvisí s genomy získanými z kostí těchto míst, což jim dává důvěru v robustnost jejich metod.

Jaderná DNA z jeskynních ložisek v severním Španělsku

Při vykopávkách na třetím místě, Galería de las Estatuas v severním Španělsku, vedeném Juanem Luísem Arsuagou z Universidad Complutense de Madrid, byly kamenné nástroje objeveny před 70 až 115 000 lety. Byla však nalezena pouze jedna neandertálská špička kosti a byla příliš malá na to, aby bylo možné odebírat vzorky DNA. „Neexistoval způsob, jak studovat genetiku neandertálců žijících v estatuas,“ řekl Asier Gómez-Olivencia, vědec z týmu Estatuas na Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea. Jaderná DNA extrahovaná ze sedimentů odhalila, že v jeskyni nežila jedna, ale dvě populace neandertálců, přičemž původní skupina byla před asi 100 000 lety nahrazena pozdější skupinou.

Když vědci porovnali DNA sedimentu s jinými vzorky skeletu, zjistili pozoruhodný trend – zdálo se, že došlo k dvěma „zářením“ neandertálců, přičemž starší populace Estatuas pocházela z jednoho záření a mladší populace z druhé události. „Přemýšleli jsme, zda tato radiace, spolu s obnovou populace v Estatuasu, může souviset se změnami klimatu nebo se změnami v neandertálské morfologii během tohoto období – i když pro jistotu potřebujeme více údajů,“ řekl Juan Luís Arsuaga.

Nové pohledy do hluboké lidské minulosti

I na místech, kde studie dříve analyzovaly DNA z kostí, je možné získat nové poznatky ze sedimentů. V Čagyrské jeskyni předchozí archeologické studie ukázaly, že obyvatelé neandertálského národa patřili k jedné populaci a žili tam jen krátkou dobu. Jelikož však předchozí práce získala pouze jeden genom z jedné z kostí nalezených na místě, nebylo možné určit, zda je reprezentativní pro celou populaci žijící v blízkosti Chagyrské jeskyně. DNA sedimentu byla schopna tuto hypotézu potvrdit. „Během stratigrafie jsme odebrali vzorky sedimentu, které všechny vypadaly velmi podobně jako DNA z kosti, i když DNA sedimentu pocházela od několika lidí,“ uvedla Kseniya Kolobova z Ústavu archeologie a etnografie Ruské akademie věd. senior archeolog v Čagyrské jeskyni.

„Začátek analýzy jaderné DNA sedimentů rozšiřuje spektrum možností masivně zpracovat evoluční historii starých lidí,“ řekl Vernot. Osvobozením starodávného pole DNA od omezení hledání lidských ostatků a rozšířením počtu potenciálních studijních míst „nyní můžeme studovat DNA z mnohem více lidských populací a z mnohem více míst, než se dříve považovalo za možné,“ řekl Meyer.

Odkaz: „Odhalení historie populace neandertálců s jadernou a mitochondriální DNA z jeskynních sedimentů“ Benjamin Vernot, Elena I. Zavala, Asier Gomez-Olivencia, Zenobia Jacobs, Viviane Slon, Fabrizio Mafessoni, Frédéric Romagné, Alice Pearson, Martin Petr a Nohemi Sali Adrián Pablos, Arantza Aranburu, José María Bermúdez de Castro, Eudald Carbonell, Bo Li, Maciej T. Krajcarz, Andrey I. Krivoshapkin, Kseniya A. Kolobova, Maxim B. Kozlikin, Michael V. Shunkov, Anatoly P. Derevianko , Bence Bratsche, Steffi Grote, Elena Essel, David López Herráez, Sarah Nagel, Birgit Nickel, Julia Richter, Anna Schmidt, Benjamin Peter, Janet Kelso, Richard G. Roberts, Juan-Luis Arsuaga a Matthias Meyer, 15. dubna 2021, Věda.
DOI: 10.1126 / science.abf1667

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Ne! Je pravděpodobnější, že žádosti o půjčku zpracované kolem poledne budou zamítnuty

Úředníci bankovních půjček pravděpodobněji budou schvalovat žádosti o půjčky dříve a později během dne, zatímco „únava z rozhodování“ kolem poledne je spojena s nedodržováním...

Náročné modely před oddělením v Bothnian Bay

19. dubna 2021 Mořský led na severu Baltského moře vykazuje některé přesvědčivé vzory, než se na jaře roztaví a setře. Na rozdíl od mořského ledu, který...

Výjimečná biologická rozmanitost ve 14,7 milionu let starém tropickém deštném pralese a osvětluje vývoj

Ekologická rekonstrukce bioty Zhangpu. Obrazový kredit: NIGPAS Nově objevený miocénní biom osvětluje vývoj deštného pralesa Mezinárodní výzkumná skupina vedená profesorem WANG Bo a profesorem SHI...

Newsletter

Subscribe to stay updated.