Od mumie k Nobelovi

Evoluční genomika vyvinula za posledních několik desetiletí propracované nástroje, pomocí nichž můžeme lépe nahlížet a také přímo datovat populačně významné události našeho pravěku. U zrodu výzkumu aDNA stál mimo jiné i loňský laureát Nobelovy ceny za fyziologii a medicínu Svante Pääbo. Podařilo se mu ukázat, že mísení populací, resp. genový tok hrál velmi významnou úlohu při utváření genetické diverzity našeho druhu před méně než 130 tisíci lety – v pozdním pleistocénu. V té době jsme získali adaptace na život v oblastech mimo Afriku, které anatomicky moderní člověk začal zhruba před 60 tisíci lety osidlovat. V posledních několika letech se dosažené výsledky nadále upřesňují díky novým nálezům a pokroku v sekvenační technologii.

Výzkum lidské archaické DNA (běžně zkracované aDNA, z angl. ancient DNA) nezačal nikdo jiný než Svante Pääbo. Podívejme se v krátkosti na vznik a vývoj specializace v evoluční antropologii, kterou dnes označujeme jako archeogenetika nebo paleogenetika. Přestože se zabývá i výzkumem moderní DNA, jak ji ostatně definoval na začátku tisíciletí britský archeolog a lingvista Colin Renfrew, v tomto textu se zaměřím téměř výhradně na výzkumy aDNA.

Schopnost izolovat z desetitisíce let starých (nebo i starších) vzorků fragmenty DNA a číst jejich sekvence přinesla nový pohled na evoluci člověka i na složení pravěkých ekosystémů. Na snímku je 36 000 let stará lebka muže z naleziště Kostenki na břehu Donu (Voroněžská oblast, Rusko). Jeho DNA ukázala jeho větší příbuznost s dnešními Evropany než s obyvateli Asie. Snímek Kunstkamera, Petrohrad

Příběh začíná v polovině osmdesátých let minulého století, kdy Svante Pääbo zkoumal tkáně egyptské mumie pod mikroskopem. Detekoval v nich zachovalá buněčná jádra, a tak si položil docela logickou otázku, zda by mohla obsahovat i DNA. Pomocí molekulárního klonování se mu skutečně z jednoho ze zkoumaných vzorků (mumie staré zhruba 2400 let) podařilo získat sekvence DNA, přičemž jeden klon nesl i lidský segment. Pääbo si byl nicméně velmi dobře vědom toho, že tato DNA nemusí pocházet z těla mumifikovaného jedince, neboť délka zachovaného fragmentu odpovídala spíše kontaminaci současnou DNA. Zatímco čerstvá DNA se totiž vyskytuje v množství zhruba jeden mikrogram na gram tkáně, aDNA obvykle v koncentraci o mnoho řádů nižší, zhruba 0,0000001–0,0001 mikrogramu na gram tkáně. Původní čili endogenní DNA v pravěkých vzorcích je také obvykle silně fragmentovaná na části o délce několika desítek bází, chemicky modifikovaná a smísená s fragmenty DNA stovek až tisíců různých mikroorganismů.

Objev neandertálců v nás

Prudký rozvoj metod molekulární genetiky v devadesátých létech minulého století znamenal pro archeogenetiku dobrou zprávu – např. metoda PCR cílí (pomocí tzv. primerů) na předem zvolené fragmenty DNA, takže příměsi DNA jiných organismů ve vzorku by neměly být problém. Stačí se tedy jen ubránit fragmentům lidské DNA, které se do vzorku mohou dostat manipulací s materiálem. Následně byly vyvinuty nejrůznější techniky a doporučení, jak již ve stadiu terénního výzkumu vzorky odebírat a odstranit z materiálu (obvykle kostí a zubů) vnější vrstvu, aby se kontaminace do vzorku nedostala nebo z něho byla kompletně odstraněna. V pozdější době se k průkazu přítomnosti endogenní DNA začala používat i další kritéria, jako je předpoklad sekvenční odlišnosti u DNA izolované z tkání blízkých příbuzných člověka (homininů), očekávatelný poměr jednotlivých částí genomu (v případě ženské kostry by za kontaminaci byl považován např. nález DNA specifické pro lidský chromozom Y) nebo, a to je v poslední době asi měřítko nejpoužívanější, chemická modifikace konců krátkých fragmentů (obr. 1).