https://frosthead.com

Gamle mumier opgiver endelig deres genetiske hemmeligheder

Historisk set har ideen om at udvinde DNA fra en egyptisk mumie været lidt som at forsøge at suge dinosaurus-DNA ud af et insekt, der er fanget i rav: et fristende udsigt, men stadig mere myte end videnskab. "Dette har eksisteret i lang tid som et varmt emne, " siger Johannes Krause, en genetiker ved Tysklands Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology. Men i modsætning til dino-scenariet, viser det sig, at analyse af mumie-DNA faktisk er videnskabeligt muligt.

Krause har brugt sin karriere på at drille information ud af meget gammelt DNA. Hans arbejde har ført til opdagelsen af ​​en ny underart af mennesker, som han hjalp med at identificere fra et knoglefragment i en europæisk hule; han identificerede også definitivt sygdommen bag den berygtede sorte død ved at undersøge gravede pestofre. Nu kan han tilføje en anden gammel juvel til sin liste: mumier. Hans team har formået at udtrække det første intakte DNA fra tusindvis af gamle egyptiske mumier, så de kan afsløre hemmelighederne ved deres genetiske arv.

Opdagelsen kommer ud af et relativt nyt felt kendt som arkæogenetik. Det blev grundlagt af en svensk biolog ved navn Svante Pääbo, der hævdede at have udvundet DNA fra 23 gamle egyptiske mumier som en ung forsker i 1980'erne. Imidlertid faldt Pääbos arbejde under hård kritik fra andre forskere, da det blev klart, at hans DNA-prøver kunne være forurenet med moderne DNA, siger Krause. I 2000'erne var nogle eksperter begyndt at stille spørgsmålstegn ved, om det endda var muligt at udtrække brugbart DNA fra mumier, der var blevet forvitret så længe af det varme, tørre egyptiske klima.

Fremskridt inden for DNA-sekventeringsteknologi i de sidste otte år, især "high-output" -sekventeringsteknologi, der kan sekvensere millioner af DNA-basepar hurtigt, billigt og præcist, har åbnet muligheden for, at egyptiske mumier kunne opgive deres genetiske hemmeligheder, siger Krause. Sidste år havde han og hans kolleger sigte på at lære mere om den gamle egyptiske folks genetiske sammensætning - og især hvordan deres befolkning var blevet påvirket af et særligt turbulent tusind år historisk kapitel.

Fra det 8. århundrede fvt rystede regionen af ​​migration og erobring fra Rom og længere syd i Afrika. Hvis de virkelig var i stand til at udvinde mumie-DNA, forventede Krause at finde virkningerne af denne periode med invasion - og formodentlig blanding - skrevet i genetikken.

På baggrund af to mumisamlinger fra tyske universiteter analyserede teamet mere end 150 mumier, der blev genvundet fra et gammelt område i Midt-Egypten kaldet Abusir el-Meleq, en blomstrende by langs Nilen, hvor mange egyptere blev begravet begyndende i 1500 f.Kr. Mumierne varierede i alderen fra 2.000 til 3.000 år gamle. Disse var ikke faraoer eller velhavende egyptere begravet i detaljerede stensarkofager, siger Krause, men snarere almindelige "middelklasse" mennesker begravet i enkle malede trækister. ”På det tidspunkt mumificerede de næsten alt, ” siger Krause, inklusive kæledyr og vilde dyr.

Kranium Hovedforfatter Verena Schuenemann arbejder med en del af et kraniet fra en mumie, der fik sit DNA ekstraheret. Der blev fundet knogler og tænder til at bevare DNA'et meget bedre end de mumificerede bløde væv. (Johannes Krause)

Ved hjælp af disse nye teknikker var Krause i stand til at finde komplette mitokondrielle genomer i vævene fra 90 af disse mumier, ifølge en undersøgelse, der blev offentliggjort i går i tidsskriftet Nature Communications . Mens tidligere undersøgelser af gammelt mumie-DNA havde tendens til at fokusere på prøveudtagning fra de resterende bløde væv i kroppen (dvs. muskler, hud og organer), siger Krause, at hans team fandt, at faktisk knogler og tænder på mumierne bedst bevarede folks DNA, fordi disse strukturer blev mindre udsat for varme og fugtighed, der kan nedbryde genetisk materiale.

For at udelukke den kontaminering, der sank tidligere undersøgelser, var Krause afhængige af arbejde fra genetikere i det sidste årti, som har lært, hvordan man sporer skaden, der opstår på strukturen af ​​DNA, da det nedbrydes over hundreder eller tusinder af år. Nyere, uskadet DNA, der havde kontamineret en prøve, ville nu skille sig ud i en analyse af ældre, pockmarked DNA. "Med disse DNA-beskadigelsesmønstre er vi virkelig i stand til at autentificere gammelt DNA, " siger Krause.

Så hvordan ændrede den genetiske sammensætning af de mennesker, der levede Abusir el-Meleq i disse turbulente århundreder?

"Der skete virkelig ikke noget. Det var meget kedeligt, " siger Krause med en latter. Tilsyneladende ændrede alt det erobring ikke genetisk for denne egyptiske befolkning - hvilket i sig selv var uventet. ”Det var faktisk en overraskelse for os, ” siger Krause.

Derefter ønskede Krause at sammenligne, hvad han fandt i det gamle DNA med genetik for moderne egyptere, ved at trække på en genetisk undersøgelse i 2015, der så på menneskelig migration ud af Afrika. Overvejende syntes de udtagne moderne mennesker at dele de mest genetiske bånd med mennesker, der i dag bor i de arabiske lande i Mellemøsten. Dette står i kontrast til moderne egyptere, siger Krause, der nu ser ud til at have mere genetisk oprindelse fra Afrika syd for Sahara.

Dette antyder, at de invaderende folk fra Nubia og Rom ikke blandede sig væsentligt med de gamle egyptere i århundrederne før år 0 e.Kr. - men at der en gang siden en masse tilstrømning af afrikanske gener kom ind i den egyptiske befolkning.

Det amerikanske universitet i Kairo, egyptologen Salima Ikram, fandt, at Krauses arbejde samlet set var "velafbalanceret, godt undersøgt og gennemtænkt." Ikram, der ikke var involveret i undersøgelsen, er imidlertid skeptisk over, hvor endelig Krauses sammenligning med moderne egyptere virkelig er. Den genetiske undersøgelse af moderne egyptere, der er citeret af Krause, præciserer ikke, hvor de stikprøven blev taget fra, siger Ikram, et datagap, der kan have store følger for konklusionen.

"På trods af mobilitet er [der] [stadig] lommer med etniske grupperinger, " siger Ikram. Prøver fra det sydlige Egypten eller slavehandelscentre kunne derfor vise langt mere afrikansk syd for Sahara end prøver fra nordlige havnebyer, der kunne have mere europæisk indflydelse fra korstogene.

I fremtidige undersøgelser håber Krause på at indsamle mere mumie-DNA fra hele Egypten for at finde ud af, hvornår og hvorfor de gamle egyptere begyndte at ændre sig genetisk - og finde ud af, nøjagtigt, hvordan deres forfædre migrerede til den frugtbare halvmåne i første omgang. "Det, vi er mest interesseret i, er at udvide dataene tilbage i tiden, " siger han.

Gamle mumier opgiver endelig deres genetiske hemmeligheder