Из палеолитического украшения выделили ДНК его владелицы

Генетический анализ артефактов — относительно недавнее и весьма перспективное направление в археологии.  Несмотря на достаточно большое количество находок, относящихся к каменному веку, соотнести каждую из них с конкретным человеком бывает затруднительно. Исключение составляют предметы, обнаруженные в местах захоронений, однако, скажем, захоронения плейстоценовой эпохи встречаются довольно редко. На помощь исследователям могло бы прийти секвенирование фрагментов древней ДНК, однако и здесь ученых поджидают трудности. Когда речь идет об изучении археологических находок, важно не только установить, к какой эпохе и культуре принадлежал ее обладатель, но и сохранить целостность самого артефакта. Большинство методов выделения ДНК в наши дни включают деструктивные этапы пробоподготовки, однако авторы опубликованной в Nature статьи предлагают выход из этой ситуации.

Недавно вышедшая работа описывает метод бережного извлечения фрагментов ДНК из древних костяных изделий. Разрабатывая новую методику, авторы руководствовались тем, что кости и зубы животных обладают достаточно пористой структурой и могут эффективно впитывать телесные жидкости, с которыми контактируют. Кроме того, содержащийся в этих материалах гидроксиапатит способен абсорбировать ДНК и замедлять ее разрушение.

Накопившуюся в костяном изделии ДНК предлагают извлекать путем серии инкубаций предмета в фосфатном буфере, последовательно повышая температуру. Микроскопия образца зуба, на котором проверяли метод, и последующий анализ трехмерной структуры показали, что такой способ экстракции ДНК почти не изменяет поверхность объекта.

Авторы работы применили свой метод к артефактам, обнаруженным на территории Франции несколько десятков лет назад. Из полученных образцов ДНК приготовили библиотеки для секвенирования, причем их подготовка включала обогащение митохондриальной ДНК (мтДНК) млекопитающих. Дальнейший метагеномный анализ показал, что, хотя метод и позволил достаточно эффективно выделить ДНК различного происхождения, образцы оказались сильно контаминированы — от 70,9 до 98,3 % мтДНК принадлежали современному человеку. Древность ДНК при этом оценивали по степени ее повреждения — одним из ключевых маркеров послужило дезаминирование нуклеотидов, характерное для более старых образцов.

За «чистыми» образцами исследователи отправились на новые раскопки. Свежеобнаруженные артефакты собирали с двух палеолитических стоянок (в Болгарии и в России), используя перчатки и маски для защиты образцов от контаминации.

В этот раз библиотеки для секвенирования отдельно обогатили человеческой мтДНК, чтобы повысить эффективность ее обнаружения. Наиболее перспективным для дальнейшего изучения оказался кулон из зуба оленя, найденный в Денисовой пещере. Из наименее контаминированной фракции, которая содержала около 0,1% ДНК современного человека, приготовили дополнительные библиотеки. Полученный митогеном был отсеквенирован с 62-кратным покрытием и содержал практически полную консенсусную последовательность митохондриальной ДНК.

Дальнейший анализ включал также исследование фрагментов ядерной ДНК. В частности, было установлено, что извлеченный генетический материал, скорее всего, принадлежал женщине. Также авторы изучили сайты полиморфизмов, лежащих в областях со специфичной для человека последовательностью генома. Анализ главных компонент (PCA), проведенный по этим последовательностям, указывает на генетическое сходство владелицы украшения с древними северными евразийцами (Ancient North Eurasian, ANE). Ближе всего к ней оказались обнаруженные ранее жители палеолитических стоянок Мальты и Афонтовой горы.

Кроме того, исследователи реконструировали полный митогеном оленя, из зуба которого изготовили кулон. По нему определили вид животного, которое оказалось представителем Cervus canadensis, и оценили его возраст. Выяснилось, что украшение было сделано 19–25 тысяч лет назад. Результаты анализа филогенетического древа хорошо согласуются с данными радиоуглеродного анализа. Авторы высказывают мысль, что генетический подход к датированию образцов позволит обходиться без радиоуглеродного анализа, хотя предложенная техника экстракции ДНК и не препятствует его проведению.

Авторы полагают, что предложенный способ бережного выделения ДНК из костяных артефактов позволит сопоставлять генетические и культурологические данные, чтобы характеризовать особенности жизни древних людей того или иного происхождения и половой принадлежности. В конечном счете этот подход поможет углубить понимание их культуры.