Από τους περισσότερους αρχαιολόγους, τα ιζήματα στα οποία ήταν θαμμένα τα αρχαιολογικά ευρήματα θεωρούνταν από καιρό ως ασήμαντα υποπροϊόντα των ανασκαφών. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια έχει αποδειχθεί ότι τα ιζήματα μπορεί να περιέχουν αρχαία βιομόρια, συμπεριλαμβανομένου του DNA.

Ο Matthias Meyer, ερευνητής στο Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ για την Εξελικτική Ανθρωπολογία και ανώτερος συγγραφέας της μελέτης, δήλωσε: «Η ανάκτηση αρχαίου ανθρώπινου και πανίδας DNA από ιζήματα προσφέρει συναρπαστικές νέες επιλογές για τη διερεύνηση της γεωγραφικής και χρονικής κατανομής σε μέρη όπου σκελετικά υπολείμματα αρχαίων ανθρώπων και άλλοι οργανισμοί είναι σπάνιοι ή απουσιάζουν».

Για να διερευνήσουν την προέλευση του DNA στο ίζημα, οι ερευνητές του Max Planck συνεργάστηκαν με μια διεθνή ομάδα γεωαρχαιολόγων (αρχαιολόγοι που εφαρμόζουν γεωλογικές τεχνικές για την ανακατασκευή του σχηματισμού κοιτασμάτων και θέσεων) για να μελετήσουν τη διατήρηση του DNA στο ίζημα σε μικροσκοπική κλίμακα. Χρησιμοποίησαν παρθένους λίθους ιζήματος που είχαν εξορυχθεί προηγουμένως από αρχαιολογικούς χώρους και εμποτισμένους σε συνθετική ρητίνη που μοιάζει με πλαστικό (πολυεστέρα). Τα ωριμασμένα μπλοκ μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο και κόπηκαν σε τμήματα για μικροσκοπική απεικόνιση και γενετική ανάλυση.

Οι ερευνητές εξήγαγαν επιτυχώς DNA από μια συλλογή μπλοκ ιζημάτων που παρασκευάστηκαν πριν από 40 χρόνια από τοποθεσίες στην Αφρική, την Ασία, την Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική. Ο Mike Morley του Πανεπιστημίου Flinders στην Αυστραλία, ο οποίος ηγήθηκε ορισμένων γεωαρχαιολογικών αναλύσεων, είπε: «Το γεγονός ότι αυτά τα μπλοκ είναι μια εξαιρετική πηγή αρχαίου DNA, συμπεριλαμβανομένου αυτού από ανθρωπίνους, αν και συχνά αποθηκεύονται για δεκαετίες σε πλαστικό, δίνει πρόσβαση σε μια τεράστια αχρησιμοποίητη αποθήκη της γενετικής πληροφορίας. Η εργασία εγκαινιάζει μια νέα εποχή αρχαίων μελετών DNA που θα επανεξετάσουν δείγματα που είναι αποθηκευμένα σε εργαστήρια και θα επιτρέψουν την ανάλυση κατοικημένων περιοχών, κάτι που έχει γίνει ιδιαίτερα σημαντικό δεδομένου του ταξιδιωτικού περιορισμού και της απρόσιτης τοποθεσίας στον κόσμο της πανδημίας».

Η επιφάνεια ενός τμήματος ενός μπλοκ άθικτου, κορεσμένου ιζήματος από το Σπήλαιο Denisova. Α: Μάικ Μόρλεϊ

Αφθονία Μικρο-Υπολειμμάτων στη μήτρα ιζημάτων

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μπλοκ ιζήματος από το σπήλαιο Denisova στα βουνά Altai στη νότια κεντρική Σιβηρία, από το οποίο ελήφθη αρχαίο DNA από Νεάντερταλ, Ντενίσοβαν και σύγχρονους ανθρώπους, και έδειξαν ότι τα μικροσκοπικά οργανικά σωματίδια περιείχαν περισσότερο DNA από το τυχαίο δείγμα ιζήματος.

Η Vera Aldeias, συν-συγγραφέας της μελέτης και ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο του Algarve στην Πορτογαλία, δήλωσε: «Το υψηλό ποσοστό επιτυχίας της απόκτησης DNA αρχαίου θηλαστικού από τα ιζήματα του σπηλαίου Denisova προέρχεται από το ίζημα και όχι από την αποσύνθεση των κυτταρικών ιστών και του εξωκυττάριου DNA που απορροφάται. από κόπρανα, σωματικά υγρά ή μεταλλικούς κόκκους. Οφείλεται ξεκάθαρα στην αφθονία μικροϋπολειμμάτων στη μήτρα του». «Αυτή η εργασία είναι ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός για την πλήρη κατανόηση του πού και υπό ποιες συνθήκες διατηρείται το αρχαίο DNA στα ιζήματα», είπε ο Morley.

Η προσέγγιση που περιγράφεται στη μελέτη επιτρέπει τη δειγματοληψία ιζημάτων σε πολύ εντοπισμένη κλίμακα για αναλύσεις DNA. Υποδεικνύει επίσης ότι το αρχαίο DNA (aDNA) δεν είναι ομοιόμορφα κατανεμημένο στο υπόλειμμα. και είναι πιο ευνοϊκό για τη διατήρηση του αρχαίου aDNA με αυτές τις συγκεκριμένες ιδιότητες υπολειμμάτων. «Η τοποθέτηση του DNA του ιζήματος σε αρχαιολογικό μικροπλαίσιο σημαίνει ότι μπορούμε επίσης να αντιμετωπίσουμε τη δυνατότητα φυσικής κίνησης του DNA μεταξύ των ιζημάτων», δήλωσε η Susan Mentzer, ερευνήτρια στο Senckenberg Center for Human Evolution and Paleoenvironment.

Ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Diyendo Massilani, κατάφερε να εξαγάγει σημαντική ποσότητα DNA του Νεάντερταλ από λίγα μόνο χιλιοστόγραμμα υπολειμμάτων. Ο Massilani μπόρεσε να αναγνωρίσει το φύλο των ατόμων που άφησαν πίσω τους το DNA τους, δείχνοντας ότι ανήκαν σε έναν πληθυσμό που σχετίζεται με έναν Νεάντερταλ του οποίου το γονιδίωμα ανακατασκευάστηκε από ένα θραύσμα οστού που ανακαλύφθηκε προηγουμένως στο σπήλαιο.

«Το DNA του Νεάντερταλ σε αυτά τα μικρά δείγματα ιζήματος που είναι ενσωματωμένα σε πλαστικό ήταν πολύ πιο πυκνό από αυτό που βρίσκουμε συνήθως σε χαλαρό υλικό». λέει. «Με αυτήν την προσέγγιση, θα είναι δυνατή στο μέλλον η ανάλυση του DNA πολλών διαφορετικών αρχαίων ανθρώπινων ατόμων από έναν μικρό κύβο στερεοποιημένου ιζήματος. Είναι αστείο να το σκέφτεσαι γιατί χρησιμοποίησαν τη σπηλιά ως τουαλέτα πριν από δεκάδες χιλιάδες χρόνια».

Εταιρεία Μαξ Πλανκ. 27 Δεκεμβρίου 2021.
Άρθρο: Massilani, D., Morley, MW, Mentzer, SM, Aldeias, V., Vernot, B., Miller, C., … & Meyer, M. (2022). Μικροστρωματογραφική διατήρηση αρχαίου DNA πανίδας και ανθρωποειδών σε ιζήματα σπηλαίων του Πλειστόκαινου.  Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(1).