Как древняя ДНК человека и животных хранится в археологических отложениях на протяжении тысяч лет

 Древняя ДНК человека и животных может оставаться стабильно локализованной в осадках, сохраняться в микроскопических фрагментах костей и фекалий.

Отложения, в которые заложены археологические находки долгое время рассматривались большинством археологов как неважный побочный продукт раскопок. Однако в последние годы было показано, что в осадках могут содержаться древние биомолекулы, в том числе ДНК. «Удаление древней ДНК человека и фауны из осадков открывает новые увлекательные возможности для исследования географического и временного распространения древних людей и других организмов в местах, где их скелетные останки редки или отсутствуют», – говорит Маттиас Мейер, старший автор исследования и научный сотрудник Института эволюционной антропологии. Макса Планка в Лейпциге.

Чтобы исследовать происхождение ДНК в осадках, исследователи Макса Планка объединились с международной группой геоархеологов – археологов, применяющих геологические методы для реконструкции образования осадка и мест – для изучения сохранения ДНК в осадках в микроскопическому масштабе. Они использовали ненарушенные блоки осадка, ранее извлеченные из археологических памятников и смоченные синтетической пластмассовой (полиэфирной) смолой. Затвердевшие блоки были доставлены в лабораторию и разрезаны на срезы микроскопического изображения и генетического анализа.

Исследователи успешно извлекли ДНК из коллекции блоков осадка, подготовленных еще 40 лет назад, из мест в Африке, Азии, Европе и Северной Америке. «Тот факт, что эти блоки являются отличным источником древней ДНК, в том числе и от гоминин, несмотря на то, что они часто десятилетиями хранились в пластике, обеспечивает доступ к огромному неиспользованному хранилищу генетической информации. Исследование открывает новую эру древних исследований ДНК, которые просмотрят образцы, хранящиеся в лабораториях, позволяя анализировать сайты, которые давно были заполнены, что особенно важно, учитывая ограничения на путешествия и недоступность сайтов в мире пандемии», – говорит. Майк Морли из Университета Флиндерса в Австралии, возглавивший некоторые геоархеологические анализы.

Большое количество микроостатков в матриксе осадков

Ученые использовали блоки осадка из пещеры Дениса, места, расположенного в горах Алтая в Южной Центральной Сибири, где была найдена древняя ДНК неандертальцев, денисовцев и современных людей, и показали, что небольшие органические частицы дали больше ДНК, чем осадок, отобранный случайным образом . «Это четко показывает, что высокий уровень успеха извлечения ДНК древних млекопитающих из отложений Денисовой пещеры происходит из-за большого количества микроостанков в матриксе осадков, а не от свободной внеклеточной ДНК из фекалий, жидкостей организма или разлагающейся клеточной ткани, потенциально адсорбированной на минеральных зернах, », – говорит Вера Алдейас, соавтор исследования и исследователь из Университета Алгарве в Португалии. «Это исследование является большим шагом ближе к тому, чтобы точно понять, где и при каких условиях древняя ДНК сохраняется в отложениях», – говорит Морли.

Подход, описанный в исследовании, позволяет отбирать пробы осадка на микромасштабах в высоком масштабе для анализа ДНК и показывает, что древняя ДНК (аДНК) не равномерно распределена в осадке; и что специфические особенности отложений более способствуют сохранению древней ДНК, чем другие. «Связывание адДНК осадка с археологическим микроконтекстом означает, что мы можем также рассмотреть возможность физического перемещения адДНК между осадочными отложениями», — говорит Сьюзен Ментцер, исследователь из Центра эволюции человека и палеокружения Зенкенберга (Германия).

Диендо Массилани, ведущий автор исследования, смог восстановить значительное количество неандертальской ДНК только из нескольких миллиграммов осадка. Он мог идентифицировать пол людей, покинувших свою ДНК, и показал, что они принадлежали к популяции, связанной с неандертальцем, чей геном был ранее реконструирован по фрагменту кости, найденному в пещере. «ДНК неандертальца в этих небольших образцах осадка, заложенного в пластик, была гораздо сконцентрированнее, чем то, что мы обычно находим в сыпучих материалах», — говорит он. «Посредством такого подхода в будущем станет возможным анализировать ДНК многих разных древних человеческих особей только из небольшого кубика застывшего осадка. Смешно подумать, что это, наверное, да, потому что они использовали пещеру как туалет десятки тысяч лет назад».

Источник