FOTO: 123rf/Index

ISTRAŽIVANJA drevnih životinja i ljudskih predaka do nedavno su se u velikoj mjeri temeljila i ovisila su o pronalasku raznih fosilnih ostataka - kostura, lubanja, koščica, zubi itd. Osobito to vrijedi za studije evolucijskih genetičara za koje je bilo ključno pronaći biološke materijale iz kojih bi se mogla izdvajati DNA istraživanih vrsta.

Međutim novi rad, objavljen u prestižnom časopisu Science, trebao bi omogućiti pravu revoluciju i otvoriti novu eru u paleoantropologiji. A u tom radu sudjelovali su, među ostalima, i hrvatski sedimenti i hrvatski mozgovi. O čemu je riječ?

DNA iz izmeta, mokraće...

Pokušajte zamisliti sljedeću priču. Neki neandretalac koji je živio prije pedesetak i više tisuća godina u svojoj je nastambi ili oko nje redovno obavljao nuždu, kako veliku, tako i malu. U svojem izmetu i mokraći on je za sobom ostavljao i nešto svojih stanica, a s njima i nešto svoje DNA. Međutim, kosti je mogao ostaviti negdje drugdje, na nekom bojnom polju, ili su ih mogle raznijeti životinje ili atmosferske i geološke pojave poput kiša, poplava, vjetrova i klizanja tla. Još do nedavno znanstvenici na takvim nalazištima bez kostiju, koja su u većini, nisu mogli napraviti nikakva ozbiljnija istraživanja DNA neandertalca. No to se sada promijenilo.

Stručnjaci s Instituta za evolucijsku antropologiju Max Planck u Leipzigu razvili su novu revolucionarnu tehniku kojom je postalo moguće izdvajati DNA čak i iz bioloških tragova u sedimentima u tlu. Drugim riječima iz izmeta, mokraće i sličnih izlučevina.

Znanstvenici su još prije 10-ak godina znali da DNA može preživjeti u sedimentima. Eske Willerslev, evolucijski genetičar sa Sveučilišta u Kopenhagenu, uspio je 2003. iz sedimenata izdvojiti DNA nekih drevnih životinja i biljaka. Međutim, tada još nije bilo moguće razlikovati tragove neandertalske DNA od kontaminacija kasnijih stanovnika nalazišta ili od onih koje su ostavili ljudi koji su rukovali ostacima. Tehnike filtriranja kontaminacija od tada su značajno napredovale. Ipak, ključan korak u toj tehnologiji sada je napravio tim iz Max Plancka.

Udice za pecanje DNA

Matthias Meyer i Viviane Slon, zajedno sa svojim kolegama, uspjeli su razviti sofisticirane 'DNA udice' kojima je postalo moguće pecati dijelove genoma najsličnije traženoj DNA. Svoje oruđe razvili su na temelju mitohondrijske DNA (mtDNA) zato što je ona mnogo obilnija od stanične. Naime, u svakoj stanici postoje na tisuće organela mitohondrija koje ondje služe kao tvornice energije. A svaka od njih sadrži mtDNA. Kod većine vrsta mtDNA nasljeđuje se samo po majci pa se preko nje mogu pratiti ljudski preci po majčinoj liniji.

Pomoću ove tehnike tim je uspio izdvojiti DNA neandertalaca s brojnih nalazišta uključujući i neka na kojima nije bilo ostataka hominina. Među ostalim, istom tehnikom pronađen je i DNA denisovaca iz Denisove špilje u Rusiji.

„Znali smo da neke komponente u sedimentima mogu na sebe vezati DNA“, rekao je Meyer u priopćenju za novinare. „Stoga smo odlučili istražiti može li DNA hominina preživjeti u sedimentima arheoloških nalazišta za koja se zna da su bila nastanjena“, dodao je.

U svojem istraživanju Meyer i njegovi kolege surađivali su s cijelom mrežom znanstvenika koji rade na sedam arheoloških nalazišta u Hrvatskoj, Belgiji, Francuskoj, Rusiji i Španjolskoj. Na taj način prikupili su sedimente koji pokrivaju razdoblje od 14.000 godina do 550.000 godina u prošlost.

U uzorcima sedimenata tim je pronašao ostatke mtDNA 12 različitih obitelji sisavaca uključujući i vunaste mamute, vunaste nosoroge, špiljske medvjede i špiljske hijene. Nakon što su izdvojili razne mtDNA raznih sisavaca, krenuli su u pecanje onih koje pripadaju homininima.

„Na temelju preliminarnih rezultata pretpostavili smo da će životinjska DNA biti toliko prevladavajuća da će biti teško otkriti male količine tragova ljudske DNA“, rekla je Viviane Slon. „No potom smo promijenili strategiju i krenuli u ciljano traženje fragmenata ljudskog podrijetla“ pojasnila je.

Inovativna tehnika u sedimentima je otkrila uzorke mtDNA jednog ili više hominina u osam uzoraka. U jednom od sedimenata pronađena je i DNA denisovaca. Većina sedimenata prikupljena je iz slojeva tla u kojima ranije nisu pronađeni uzorci kostiju neandertalaca.

„Izvlačenjem DNA hominina iz sedimenata možemo otkriti prisutnost skupina hominina na mjestima i u područjima u kojima se to ne može učiniti drugim tehnikama“, rekao je voditelj Odjela za evolucijsku genetiku na Institutu Max Planck Svante Pääbo (slika dolje). „To pokazuje da je analiza DNA u sedimentima vrlo koristan arheološki postupak koji bi mogao postati rutinski“, dodao je.

Autori studije ističu da su DNA uspjeli pronaći čak i u sedimentima koji su godinama bili pohranjeni na sobnim temperaturama.