德国莱比锡的马克斯·普朗克进化人类学研究所的研究人员成功从洞穴沉积物中检索了人类DNA,而无需依赖古老的骨头或牙齿。
而是新完善的技术集中在土壤中矿物质沉积物中的线粒体DNA的痕迹上,并大大扩展了古代DNA研究的视野。
古代化石短缺
加强游戏并设计的需求获得古代人类DNA的新方法源自骨骼残留的稀缺性。
即使考古学家在欧洲和亚洲的许多史前遗址中发现了大量工具和其他人工制造的文物,但关于实际人类遗体的情况并不相同。
此外,许多回收的化石没有足够的DNA来用于遗传分析。
MPI遗传学家Matthias Meyer领导的团队知道DNA与骨头的矿物成分结合,着手确定在充满矿物质的古代沉积物中是否会发生这种情况。
正如迈耶(Meyer)所解释的那样,古代人类的基因占自然世界中漂浮的DNA的一小部分。
“在大多数发掘地点,如果您从动物那里发现了数千只骨头,那么如果您发现一个人牙或长骨碎片,您很幸运。”说在声明中。
根据迈耶(Meyer)的说法,他们的目标是“调查人类DNA是否可以在已知被古代人类占领的考古遗址中存活”。
检索早期人DNA的新方法
为了检验他们的理论,研究人员与来自比利时,法国,西班牙,克罗地亚和俄罗斯的七个不同地点的大量考古学家(包括西伯利亚的Denisova Cave)合作,并收集了85个沉积物样本,可追溯到14,000至550,000年前。
尽管DNA坚持在土壤中的矿物质和腐烂的植物上,但科学家不知道是否可以钓出数万年历史的基因片段,并在其他遗传碎片中被深埋。
该小组分析了沉积物层,希望发现它们是否保留了任何遗传指纹,并最终能够提取曾经属于各种哺乳动物的微小DNA碎片,包括我们灭绝的人类亲戚。
他们的努力产生了曾经属于灭绝物种的DNA迹线尼安德特人DNA和Denisovan DNA。
“通过对众多沉积物样品进行自动辅助筛查,我们在欧亚大陆的四个洞穴中检测到了八个考古层中的尼安德特人DNA。在丹尼索娃洞穴中,我们在地层底部附近的中新世层中检索了Denisovan DNA,”写他们论文摘要中的作者于4月27日在《杂志》上发表科学。
线粒体DNA技术
线粒体DNA是线粒体中发现的遗传物质,即每个细胞的所谓“能量工厂”。科学家只有少量的材料可供使用,因此设法从十二种不同的哺乳动物物种中恢复和分析了线粒体DNA样品。
最初,小组确定了动物DNA痕迹,然后搜索了古代人类DNA。最初,收集的样品似乎包含其他哺乳动物的DNA太多,并且团队在发现尼安德特人的小痕迹和Denisova DNA。
那时,研究人员“转换策略并开始针对人类来源的DNA碎片”,”说研究首席作者Viviane Slon,德国研究所的博士生。
他们发现,从四个考古遗址收集的九个样品包含足够古老的人类DNA来推进他们的研究。最终,团队从八个沉积物样本中恢复了属于一个或几个个体的尼安德特人线粒体DNA,而Denisovan DNA仅从一个样本中。
这些样品中的大多数来自沉积物层或没有的地点人类化石被发现。取而代之的是,DNA痕迹可能被猎杀古代人类并在洞穴中庇护的动物抛在后面。另一种可能性是样品是身体部位或人类废物的残余物。
这种方法被描述为“技术的真正进化”,在过去的几年中,这种方法也导致了DNA的检索,即使它似乎稀缺和退化。即使是从室温保持很长一段时间内将DNA痕迹恢复的。
该研究所进化论遗传学部主任SvantePääbossvantePääbo说:“通过从沉积物中检索人类DNA,我们可以检测到无法使用其他方法来实现的地点和在该地区的存在。”
他补充说:“这表明对沉积物的DNA分析是一种非常有用的考古程序,将来可能会变得常规。”