Hogyan nyerhetünk DNS-t üledékmintákból?

Az egyes helyszíneken, például a barlangi üledékekben lévő mikroszkopikus szerves maradványokban az emberi vagy állati jelenlétet akkor is ki lehet mutatni, ha az csupán az adott élőlény DNS töredékei formájában maradt fenn. E nyomok, bár igen töredékesek, rendkívül árulkodóak lehetnek akár az emberi vándorlásokról, akár egy adott időszak faunájáról.

A Max Planck Evolúciós Antropológiai Intézet számolt be arról a friss kutatásról, amelyben egy nemzetközi csapat bemutatta, miként is lehet a régészek, paleontológusok számra felesleges mellékterméknek tartott üledékből hasznos információkat kinyerni.

„Az emberi és állati DNS kivonása az üledékekből izgalmas, új lehetőségeket teremt a korai emberek és más élőlények időbeli és térbeli elterjedésének vizsgálatára olyan helyszíneken is, ahol csontmaradványok nem, vagy alig állnak rendelkezésre” – mondta Matthias Meyer, az Evolúciós Antropológiai Intézet kutatója, a PNAS-ben megjelent tanulmány egyik szerzője.

Az intézet régi DNS-t kutató szakemberei geoarcheológusokkal karöltve vizsgálták az üledékeket. Geológiai módszerek alkalmazásával kiderült, hogy milyen folyamatok játszanak szerepet az üledékképződésben az egyes helyszíneken. A helyszínen a talajból előkerült üledékrögöket műgyantával átitatják, mivel ennek megszilárdulása után a rög vághatóvá válik, s így már alkalmas lehet a mikroszkópos vizsgálatokra, illetve a DNS-maradványok elemzésére.

E módszert követve a kutatócsoportnak 40 évvel ezelőtti feltárások üledékeinek máig raktározott tömbjeiből sikerült hasznos adatokat kinyerni. Az üledéktömbök, annak ellenére is kiváló régi DNS forrásnak bizonyultak, hogy évtizedeken át műgyantában tárolták őket! A kísérleti vizsgálatok olyan utat nyithatnak meg, amely egy eddig kihasználatlanul félresöpört „szemét” elemzéséből juttatja majd új adatokhoz a szakembereket. E módszer segítségével a korábban már elemzett lelőhelyek új titkai tárulhatnak fel, ráadásul a módszer most, hogy az utazások is korlátozottak, külön lehetőséget teremt a kutatók számára azzal, hogy a laborokban, raktárakban tárolt üledékekből vonhatnak ki régi DNS-t.

A kutatók példaként a Gyenyiszova-barlang üledékét hozták fel. A vizsgálatokból kiderült, hogy az üledékben azonosított szerves törmelékekből emlősállatok DNS-ét lehetett kivonni igen nagy sikerrel. Ilyen szerves törmelék származhat akár állati ürülékből, vizeletből, más testnedvekből, vagy már lebomlott lágyrészekből, szövetekből. Vera Aldeias, a kutatás egyik résztvevője elmondta: „Hatalmas lépést tettünk ahhoz, hogy megértsük, pontosan mik is azok a körülmények, amelyeknek köszönhetően fennmarad a régi DNS az üledékekben.”

Kiderült az elemzésekből, hogy a DNS nem egyenletes eloszlásban található az üledékmintákban, s az üledékek egyes tulajdonságai előrevetítik, hogy lesz-e bennük DNS-töredék. Az üledék tulajdonságai abban is meghatározóak lehetnek, hogy egy DNS-töredék az egyes rétegek közt képes-e vándorolni (pl. nedvekkel mélyebb rétegbe lejutni), így az üledék elemzésének erre is ki kell térjednie, mivel csak így előzhető meg, hogy tévesen értékeljenek egy-egy rétegben talált töredéket.

Diyendo Massilani, a kutatás vezetője képes volt néhány mikrogrammnyi üledékből is neandervölgyi DNS-töredékeket kivonni, s e kevés minta is elég volt ahhoz, hogy az egykori elődök nemét megállapítsa, és azt is el tudta dönteni a nyomok alapján, hogy az e töredékeket hagyó neandervölgyiek ugyanabba a populációba tartoztak, amelynek csontmaradványát is azonosították a barlangban. „Sokkal koncentráltabb volt a neandervölgyi DNS ezekben a kis műgyantába zárt üledékrögökben, mint amit általában találunk laza szerkezetű üledékhalmokban. Ezzel a megközelítéssel a jövőben könnyen elemezhetünk majd számos egykor élt embertől származó DNS-töredékeket csupán egy-egy kis kockányi megszilárdult üledék alapján. Ez elég vicces gondolat, mert arra következtethetünk belőle, hogy illemhelyként használhatták a barlangot több tízezer évvel ezelőtt élt elődeink” – tette hozzá a kutató.