DNA, Arkeolojik Tortularda Binlerce Yıl Nasıl Korunur?

Çoğu arkeolog tarafından arkeolojik buluntuların gömülü olduğu tortular, uzun süredir kazıların önemsiz yan ürünleri olarak görülüyordu. Bununla birlikte son yıllarda tortuların DNA da dahil olmak üzere antik biyomolekülleri içerebileceği gösteriliyor.

Max Planck Evrimsel Antropoloji Enstitüsü’nde araştırmacı ve araştırmanın kıdemli yazarı Matthias Meyer, “Tortulardan antik insan ve fauna DNA’sının alınması, eski insanların ve diğer organizmaların iskelet kalıntılarının nadir bulunduğu veya bulunmadığı yerlerde coğrafi ve zamansal dağılımı araştırmak için heyecan verici yeni seçenekler sunuyor.” diyor.

Tortudaki DNA’nın kökenini araştırmak için Max Planck araştırmacıları, tortudaki DNA korumasını mikroskobik ölçekte incelemek için uluslararası bir jeoarkeolog (tortu ve sitlerin oluşumunu yeniden yapılandırmak için jeolojik teknikleri uygulayan arkeologlar) grubuyla birlikte çalıştı. Daha önce arkeolojik alanlardan çıkarılmış ve sentetik plastik benzeri (polyester) reçineye batırılmış bozulmamış tortu bloklarını kullandılar. Sertleşen bloklar laboratuvara götürüldü ve mikroskobik görüntüleme ve genetik analiz için kesitler halinde dilimlendi.

(Mağara Tortularında Neandertal Nükleer DNA’sı Elde Edildi)

Araştırmacılar, 40 yıl kadar önce Afrika, Asya, Avrupa ve Kuzey Amerika’daki sitelerden elde edilerek hazırlanmış tortu blokları koleksiyonundan DNA’yı başarıyla elde ettiler. Bazı jeoarkeolojik analizlere öncülük eden Avustralya’daki Flinders Üniversitesi’nden Mike Morley, “Çoğu zaman plastikte on yıllarca saklanmasına rağmen bu blokların, homininlerden gelenler dahil olmak üzere, mükemmel bir antik DNA kaynağı olduğu gerçeği, kullanılmamış geniş bir genetik bilgi deposuna erişim sağlar. Çalışma, pandemi dünyasında seyahat kısıtlaması ve site erişilmezliği göz önüne alındığında özellikle önemli hale gelen laboratuvarlarda saklanan örnekleri yeniden ziyaret edecek ve uzun süredir doldurulan alanların analizine izin verecek yeni antik DNA çalışmaları çağını başlatıyor.” diyor.

Tortu Matrisinde Mikro Kalıntıların Bolluğu

Bilim insanları, Güney Orta Sibirya’daki Altay Dağları’nda bulunan ve Neandertaller, Denisovalılar ve modern insanlardan gelen antik DNA’nın alındığı Denisova Mağarası’ndan tortu blokları kullandılar ve küçük organik parçacıkların rastgele örneklenen tortudan daha fazla DNA içerdiğini gösterdi.

Çalışmanın ortak yazarı ve Portekiz’deki Algarve Üniversitesi’nde araştırmacı olan Vera Aldeias “Denisova Mağarası tortullarından eski memeli DNA’sının elde edilmesinin yüksek başarı oranının dışkıdan, vücut sıvılarından veya mineral taneleri üzerine absorbe olmuş ayrışan hücresel dokulardan ve hücre dışı DNA’dan ziyade tortu matrisindeki mikrokalıntıların bolluğundan kaynaklandığı açıkça görülüyor.” diyor. Morley, “Bu çalışma, antik DNA’nın tortullarda nerede ve hangi koşullar altında korunduğunu tam olarak anlamak için büyük bir adım.” şeklinde ekliyor.

Çalışmada açıklanan yaklaşım, DNA analizleri için yüksek düzeyde lokalize mikro ölçekli tortu örneklemesine izin verir. Ayrıca antik DNA’nın (aDNA) tortuda düzgün bir şekilde dağılmadığını gösterir; ve bu spesifik tortu özelliklerine sahip antik aDNA’nın korunmasına diğerlerinden daha elverişlidir. Senckenberg İnsan Evrimi ve Paleoçevre Merkezi’nde bir araştırmacı olan Susan Mentzer “Tortu DNA’sını arkeolojik mikro bağlama oturtmak, DNA’nın tortular arasında fiziksel hareketi olasılığını da ele alabileceğimiz anlamına gelir.” diyor.

Araştırmanın başyazarı Diyendo Massilani, yalnızca birkaç miligram tortudan önemli miktarda Neandertal DNA’sı elde etmeyi başardı. Massilani, DNA’larını geride bırakan bireylerin cinsiyetini belirleyebildi ve genomu daha önce mağarada keşfedilen bir kemik parçasından yeniden oluşturulmuş bir Neandertal ile akraba olan bir popülasyona ait olduklarını gösterdi.

“Plastiğe gömülü tortunun bu küçük örneklerindeki Neandertal DNA’sı, tipik olarak gevşek malzemede bulduğumuzdan çok daha yoğundu.” diyor. “Bu yaklaşımla, gelecekte yalnızca küçük bir katılaşmış tortu küpünden birçok farklı antik insan bireyinin DNA’sını analiz etmek mümkün hale gelecek. On binlerce yıl önce mağarayı tuvalet olarak kullandıkları için bu durumu düşünmek komik.”

Max Planck Society. 27 Aralık 2021.

Makale: Massilani, D., Morley, M. W., Mentzer, S. M., Aldeias, V., Vernot, B., Miller, C., … & Meyer, M. (2022). Microstratigraphic preservation of ancient faunal and hominin DNA in Pleistocene cave sediments. Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(1).