Archeologia jest nauką badającą społeczno- kulturową przeszłość człowieka (za Wikipedią). Jednak badania te nigdy nie są oderwane od otaczającej człowieka w przeszłości fauny i flory oraz czasów przed praformami człowieka. Jedną z metod wykorzystywanych w archeologii jest datowanie radiowęglowe, które jest techniką oznaczania radioaktywnych izotopów węgla C13 i C14. Materia organiczna w dużej mierze składa się z węgla. Jego stabilną postacią jest C12, jednak pod wpływem czynników zewnętrznych, głownie promieniowania ultrafioletowego powstają niestabilne izotopy radioaktywne. Dopóki organizm żyje i pobiera materię organiczną te izotopy ciągle w nim powstają. Po śmierci organizmy nie dostarczają już nowych cząsteczek węgla, a te zgromadzone wewnątrz niestabilne izotopy dążą do stabilizacji poprzez rozpad do C12. Dlatego stosunek zawartości stabilnych izotopów węgla do niestabilnych można obliczyć, co daje możliwość oszacowania, kiedy organizm żył. Przydatna jest także analiza izotopów strontu. Pozwala oszacować czy organizmy żyjące tysiące lat temu przemieszczały się, czy były mobilne czy prowadziły osiadły tryb życia. W zależności od regionu ilość izotopów tego pierwiastka jest stała i charakterystyczna. Pobieramy go razem z pożywieniem i wbudowuje się on w nasz organizm, głównie w kości i zęby, dlatego jest to bardzo użyteczna metoda. Do oznaczania izotopów strontu wykorzystuje się głownie zęby.
Jednak archeogenetyka to zupełnie inna bajka, opierająca się na wydobyciu DNA z bardzo starych organicznych materii, głownie kości praczłowieka i zwierząt i poddaniu próbek sekwencjonowaniu. Takie bardzo stare materiały wymagają szczególnego podejścia. Próbki pobiera się pod specjalnym wyciągiem i w pełnym ubraniu ochronnym. Ma to bardzo duże znaczenie, ponieważ zwykle takiego archeologicznego materiału jest niewiele i kluczowe znaczenie ma odpowiednia jej ochrona przez zanieczyszczeniem próbki. Nie każda kość będzie nadawała się do badań DNA. Im starsza i poddana działaniu różnych zmiennych czynników atmosferycznych: wilgoci i zmiennej temperaturze tym trudniej będzie uzyskać odpowiedniej jakości DNA, pod wpływem czynników środowiska ulega ono fragmentacji i uszkodzeniem. Dodatkowo zanieczyści je każde unoszące się w powietrzu DNA, pochodzące z naskórka czy bakterii zasiedlających szczątki.
W archeogenetyce interesuje nas nie tylko czas kiedy dany organizm żył. Dzięki nowym technikom sekwencjonowania można prześledzić migracje ludzi między różnymi kontynentami i umiejscowić ją w czasie. Można także wykazać jak organizmy się ze sobą łączyły, czy żyły obok siebie, czy tworzyły pary i miały później płodne potomstwo. Jeszcze niedawno wydawało się, że homo sapiens nie żyli wspólnie z neandertalczykami. Teraz dzięki nowym technikom wiemy, że nie tylko żyli równolegle, ale łączyli się w pary. W naszym genomie mamy około 1% sekwencji związanych z genomem neandertalczyków. Dodatkowo genetyka pozwala odkrywać nowe gatunki praczłowieka. Jeszcze nie tak dawno nie wiedzieliśmy nic o denisowianach, Homo bodoensis czy Homo longi i wielu innych.
Denisowa Jaskinia w górach Ałtaj to dla archeologów istna kopalnia wiedzy o epoce kamienia. Tam znaleziono ludzkie szczątki sprzed 70 tys. lat, a poza tym liczne narzędzia i przedmioty. Po zsekwencjonowaniu DNA okazało się, że jest to dziewczynka, której genom nie pasował do uprzednio znanych przodków homo sapiens. Tak oto odkryliśmy nowy gatunek praludzi- denisowian. Natomiast w jaskini Sima de los Huesos w Hiszpanii odnaleziono szczątki preneandertalczyków, a DNA jądrowe zostało datowane na 420 tys. lat. Jednocześnie mtDNA (mitochondrialne DNA) zgadzało się z tym znalezionym w jaskini Denisowej. Na tej podstawie ustalono, że neandertalczycy i denisowianie oddzielili się od siebie ok. pół miliona lat temu (czyli daleko wcześniej niż zakładano). Denisowianie powędrowali do Azji, gdzie nie mieszali się z innymi praludźmi, natomiast Neandertalczycy żyli łącząc się w pary z człowiekiem rozumnym.
Mutacje (warianty) są napędem ewolucji. A żeby zmiany te się szybko rozprzestrzeniały potrzebna jest zdolność posiadania wielu potomków. Jednak trzeba pamiętać że ewolucja nie jest ukierunkowana, to rzadkie wyjątki, kiedy zmiany te ulegają pozytywnej selekcji.
Zegar genetyczny to metoda szacowania na podstawie wariantów molekularnych, kiedy dwie linie jednego organizmu oddzieliły się od siebie i wyodrębniły się dwa oddzielne gatunki. Spośród 3,3 biliona par zasad budujących nasz genom, tylko ok. 1-2% to miejsca zawierające informacje o białkach. W pozostałej części także zachodzą zmiany molekularne i zegar genetyczny także ich dotyczy, mimo że nie podlegają one selekcji pozytywnej ani negatywnej. Ważne w genealogii jest także mitochondrialne DNA (mtDNA), pozwalające tworzyć drzewa genealogiczne ówczesne oraz historyczne. Mitochondrialne DNA dziedziczymy tylko do mamy. Porównując mtDNA dwóch organizmów możemy obliczyć, kiedy żyła ich ostatnia wspólna przodkini. Dla dzisiejszego człowieka wspólna pramatka żyła około 160 tys. lat temu i zwana jest mitochondrialną Ewą. Istnieje także męski odpowiednik mtDNA- chromosom Y (przekazywany tylko z ojca na syna), ale szacuje się, że pra-Adam żył 200 tys. lat przed pra-Ewą. Niestety Adam i Ewa nie mogli się spotkać.
Naukowcy z Uniwersytetu Harwarda z profesorem George Churchem na czele, mają projekt, w którym chcą odtworzyć mamuta. Zwierzęta te wyginęły około 10 tys. lat temu. Dysponujemy dość dużymi fragmentami mamuciego DNA, ponieważ szczątki mamutów dość dobrze zachowały się w niskiej temperaturze tundry i tajgi. Jego aktualnym najbliższym potomkiem jest słoń indyjski. Projekt zakłada odtworzenie pełnego DNA mamuta na matrycy DNA słonia indyjskiego, a później wykorzystanie samicy słonia do zaimplantowania jej komórce jajowej mamuciego DNA. To bardzo ciekawe i trudne, gdyż gatunki dość mocno się różnią (genetycznie neandertalczyk jest bliższy nam niż mamut słoniowi indyjskiemu). Dodatkowo klimat mamy zdecydowanie inny niż w epoce, gdy żyły mamuty, a słoń indyjski nie przetrwa w warunkach panujących na Syberii. Aby stworzyć funkcjonujący organizm, potrzebne jest nie tylko DNA, ale także ważne są zmiany epigenetyczne i inne niezależne od sekwencji DNA modyfikacje. Dodatkowo, aby podtrzymać populacje potrzebne są co najmniej dwa różniące się materiałem genetycznym osobniki, zdolne do reprodukcji. Wydaje się, że przeszkód do odtworzenia wymarłego organizmu jest bardzo dużo, dlatego projekt ten wydaje się tak niesamowicie ciekawy, aż niemożliwy do realizacji, a jednak jest w toku.
Jestem serio zafascynowana możliwościami genetyki i pomysłami naukowców.
Post powstał inspirując się książką: "Homo sapiens i jego geny. Opowieść o nas i naszych przodkach". J. Krausse, T. Trappe.
Oraz audycją Radia Naukowego: Kopalne DNA- czy ożywi wymarłe gatunki, w którym p. Karolina Głowacka rozmawia z dr Martyną Molak
https://archeologia.com.pl/category/temat/genetyka/
Komentarze
Prześlij komentarz