استخراج DNA انسان باستانی از گردن‌آویزی ۲۰ هزار ساله

دانشمندان با استفاده از روشی غیرمخرب توانستند DNA باستانی مردمان عصر سنگ را استخراج کنند. به نظر می‌رسد، آویز گردنبندی که از دندان گوزن ساخته شده است منبع اطلاعات ژنتیکی زنی باستانی است که حدود ۲۰ هزار سال پیش در سیبری زندگی می‌کرد.

دانشمندان معمولاً DNA باستانی را از مقدارهای اندک پودر حفاری‌شده از استخوان‌ها و دندان‌ها استخراج می‌کنند؛ اما نمونه‌های اندکی برای حفاری وجود دارند یا اینکه ممکن است به‌آسانی خراب شوند.

دیرینه‌شناسان تکاملی مؤسسه‌ی ماکس پلانک آلمان روشی را برای بررسی DNA محیطی پیدا کردند و در سال ۲۰۱۹ این روش را روی قطعه گردنبند پیداشده در غار معروف دنیسووای روسیه اعمال کردند. نئاندرتال‌ها و دیگر هومونیدهای عصر سنگ موسوم به دنیسووان‌ها به صورت دوره‌ای از حدود ۳۰۰ هزار سال تا ۵۵ هزار سال پیش در این منطقه زندگی کردند. ابزار استخوانی و اشیای شخصی که در حفاری‌های قبلی پیدا شدند، نشان می‌دهند انسان‌های خردمند در حدود ۳۰ هزار سال پیش به غار دنیسووا رسیدند.

به‌جز بخش‌هایی از کروموزوم، هیچ ردپایی از خود زن پیدا نشد. گرچه ژن‌های جذب‌شده در گردنبند که در عرق و سلول‌های پوستی وجود داشتند، دانشمندان را به این نتیجه رساند که این زن به گروهی باستانی از اقوام اوراسیای شمالی از دوران پارینه‌سنگی تعلق داشته است.

این کشف شگفت‌انگیز این فرضیه را مطرح می‌کند که اشیای ماقبل تاریخی ساخته‌شده از دندان و استخوان می‌توانند منبع بکری از مواد ژنتیکی باستانی باشند. این مواد احتمالاً حاوی اطلاعاتی از کاربردهای اشیا در گذشته‌های بسیار دور هستند. به نوشته‌ی مؤلفان، این پژوهش نشان می‌دهد سوابق ژنتیکی و فرهنگی را می‌توان در باستان‌شناسی پیشاتاریخی به یکدیگر ربط داد.

به‌طور کلی تمام موجودات زنده، غبارهایی کمرنگ از DNA خود را در محیط اطراف باقی می‌گذارند. در سال‌های گذشته، دانشمندان عملکرد بسیار خوبی در یافتن بقایای DNA محیطی یا eDNA در خاک و هوا داشته‌اند.

دانشمندان تنها با ردی از مواد ژنتیکی می‌توانند به ماهیت جمعیت‌های در معرض خطر پی ببرند. آن‌ها حتی می‌توانند نشانه‌هایی از گونه‌هایی را که از یک جغرافیای به جغرافیای دیگر مهاجرت کرده‌اند یا به‌طور کلی نابود شدند، به دست بیاورند. گروهی بین‌المللی از دانشمندان در دسامبر ۲۰۲۲ با استفاده از تحلیل eDNA، قدیمی‌ترین مواد ژنتیکی با قدمت ۲ میلیون سال را رمزگشایی کردند.

جدیدترین نوآوری در استخراج eDNA از ترکیب خاص مواد شیمیایی برای نفوذ به یک شیء سوراخ‌دار مثل اشیای ساخته‌شده با دندان و استخوان استفاده می‌کند و به این ترتیب بخش‌های DNA مخفی‌شده در آن را می‌شوید. النا اسل، دیرینه‌شناس تکاملی مؤسسه‌ی ماکس پلانک درباره‌ی این روش توضیح می‌دهد:

می‌توان گفت ماشین شستشویی برای اشیای باستانی در آزمایشگاه تمیز خود ساخته‌ایم. با شستشوی این اشیا در محیطی با دمای حداکثر ۹۰ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌توانیم DNA را از آب شستشو استخراج کنیم و در عین حال آسیبی به شیء نرسانیم.

پس از سال‌ها بررسی و آزمایش، روش ماشین شست‌وشو برای گردن‌آویز ساخته‌شده از دندان گوزن به کار رفت. مقدار DNA انسانی‌ای که از این گردن‌آویز به دست آمد، خارق‌‌العاده بود.

تعداد کروموزوم‌های X در DNA نشان می‌دهد گردن‌آویز متعلق به یک زن بوده است. نمونه‌ها با سوابق انسان معاصر سازگار هستند و بیشترین شباهت را به دو گروه جمعیت ساکن در شرق سیبری در حدود ۱۷ هزار و ۲۴ هزار سال پیش دارند. مواد ژنتیکی در مقایسه با جمعیت‌های مدرن سازگار با آمریکایی‌های بومی هستند.

از دیدگاه تئوری احتمالا گردن‌آویز سلول‌های پوستی، عرق خون یا بزاق زن را به مرور زمان جذب کرده است و به منبعی از DNA او تبدیل شده است. دانشمندان امیدوارند با تحلیل eDNA بتوانند به چشم‌اندازهای بیشتری از گذشته دست پیدا کنند.