Цивилизация
Контаминация — химический и биологический термин, заражение соединения посторонними веществами, чужеродным биологическим материалом. ДНК древних людей и животных может быть загрязнена как микросредой, где находились останки организма, так и ДНК ученых, работавших с найденными образцами. Подобные загрязнения, несомненно, являются препятствием в секвенировании ДНК (определении аминокислотной или нуклеотидной последовательности) — процессе, который используется для описания структуры ДНК.
Группа исследователей из Швеции и Германии под руководством Понтуса Скоглунда (Уппсальский университет), а также при сотрудничестве российских ученых Михаила Шунькова и Анатолия Деревянко (Институт археологии и этнографии СО РАН) нашла метод очищения древних ДНК от внешних загрязнений, а также провела анализ ДНК останков неандертальца из пещеры Окладникова. В работе ученых принял участие и Сванте Паабо, генетик, получивший полный вариант генома неандертальца.
С полными результатами работы генетиков можно ознакомиться в журнале PNAS.
Метод определения посторонних наслоений ДНК основан на анализе ее естественных мутаций. Так, у 30–40% образцов, возраст которых насчитывает несколько тысяч лет, цитозин превращается в тимин, а гуанин в аденин. Ученые разработали систему, моделирующую процессы естественного изменения ДНК и сравнивающую полученный результат с данными образца.
Для проверки работы нового метода ученые использовали около 1 млн последовательностей ДНК, полученных от останков австралийца, насчитывающих 100 лет, от четырех скелетов времен неолита (найденных в Скандинавии около 5 тыс. лет назад), от четырех скелетов неандертальцев (возрастом от 38 до 70 тыс. лет) и четырех современных ныне живущих людей. Система показала наличие посторонних частей ДНК пропорционально возрасту образцов. Далее исследователи намеренно загрязнили ДНК современного человека «частями» ДНК неандертальца — и снова система показала свою эффективность, вычислив «лишние» элементы.
Таким образом, на сегодняшний момент генетики имеют в своем распоряжении метод очищения древних ДНК от посторонних элементов, что окажет существенное положительное влияние на исследования ДНК.
Именно это и подтвердила дальнейшая работа ученых. Группа Понтуса Скоглунда изучила ДНК неандертальца, останки которого были найдены в пещере Окладникова (расположена на окраине села Сибирячиха Солонешенского района Алтайского края). Генетики взяли 6906 последовательностей митохондриальной ДНК и подвергли анализу при помощи системы по обнаружению загрязнений. В первую очередь, проанализировав естественные мутации, система подтвердила, что образец действительно принадлежит неандертальцу, а затем выявила 10,2% загрязненных фрагментов. Чтобы избавиться от них, ученым пришлось сократить число исследуемых последовательностей до 3908, уровень загрязнения снизился до 1,3%.
Результаты секвенирования ДНК показали: последовательность митохондриальных геномов неандертальца из пещеры Окладникова не совпадает с ранее описанными последовательностями неандертальцев из Центральной и Западной Европы, однако занимает свое место в генетическом кластере вместе с ними.
Работа группы Понтуса Скоглунда однозначно доказала, что создание системы по отделению загрязнений от ДНК позволит генетикам проводить более точный анализ образцов генов древних людей и животных, а значит, еще на шаг приблизит их к расшифровке заложенных в спирали ДНК тайн.