​​​​​Артефакти от пещерата „Бачо Киро“ край Дряново са изследвани с нов метод за извличане на ДНК

Учените възстановяват ДНК на древна жена от висящо украшение на 20 000 години

Артефакти от пещерата „Бачо Киро“ край Дряново са изследвани с нов съвременен метод за извличане на ДНК. На анализ са били подложени три зъбни висулки от пещерата, където при разкопки учени попаднаха вероятно на едни от най-древните датирани Хомо сапиенс в Европа. Резултатите от изследванията на находките показват значително по-ниски нива на замърсяване със съвременна ДНК. Въпреки това в тези проби не може да се идентифицира древна човешка ДНК. Това обясни д-р Ценка Цанова, съръководител на проучванията на обекта край Дряново.

Разкопките в пещера Бачо Киро през 2019 г.: вляво сектор Ниша 1 и тъмния археологически пласт I (посочен с червена стрелка), съдържащ ансамбъл от находки отнесени към Началния късен палеолит, вдясно основния сектор. ©Ценка Цанова

Тя разказа, че международен изследователски екип, ръководен от Института за еволюционна антропология „Макс Планк“ в Лайпциг, Германия, за първи път успешно изолира древна човешка ДНК от палеолитен артефакт – пробит зъб на елен, открит в пещерата Денисова в Южен Сибир. В екипа са и трима български учени-д-р Ценка Цанова, доц. д-р Николай Сираков и Елена Ендарова.

Изследователи и студенти на палеолитния проект в пещера „Бачо Киро” по време на изследователската сесия през октомври 2018 г.

„За да запазят целостта на артефакта, палеогенетиците разработиха нов, недеструктивен метод за изолиране на ДНК от древни кости и зъби. От извлечената ДНК те успяват да възстановят точен генетичен профил на жената, която е използвала или носила висулката, както и на елена, от който е взет зъбът.

Генетичните дати, получени за ДНК от жената и елена, показват, че медальонът е бил изработен преди 19 000-25 000 години. Зъбът остава напълно непокътнат след анализа, свидетелствайки за нова ера в древните ДНК изследвания, в която може да стане възможно директно да се идентифицират хората които са носили накити или са ползвали инструменти, произведени в дълбокото минало.

Пробит еленски зъб, открит в пещерата Денисова в Южен Сибир, oт които е извлечена древна човешка ДНК. ©MPI-EVA

Артефактите, изработени от камък, кости или зъби, дават важна информация за стратегиите за препитание на праисторическите хора, тяхното поведение и култура. Досега обаче беше трудно тези артефакти да бъдат отнесени към конкретни индивиди, тъй като погребенията и гробните съоръжения са изключително редки през палеолита. Това ограничава възможностите за изводи, например за разделението на труда или социалните роли на индивидите през този период“, сподели д-р Ценка Цанова.
За да се свържат директно културни предмети с конкретни индивиди и по този начин да се придобие по-дълбока представа за палеолитните общества, международен интердисциплинарен изследователски екип, ръководен от Института за еволюционна антропология „Макс Планк“ в Лайпциг,

е разработил нов, недеструктивен метод за изолиране на ДНК от кости и зъби.

Въпреки че по принцип те са по-редки от каменните инструменти, учените се фокусираха специално върху артефакти, изработени от скелетни елементи, тъй като те са по-порести и следователно е по-вероятно да задържат ДНК, съдържаща се в клетките на кожата, потта и други телесни течности.
Преди екипът да започне работа с автентични артефакти, той първо трябва да се увери, че ценните предмети няма да бъдат повредени. „Повърхностната структура на палеолитните костни и зъбни артефакти предоставя важна информация за тяхното производство и използване. Ето защо запазването на целостта на артефактите, включително микроструктурите на повърхността им, беше основен приоритет“, казва Мари Сореси, археолог от Университета в Лайден (Холандия), която ръководи проекта заедно с Матиас Майер, палеогенетик от Института за еволюционна антропология „Макс Планк“.

Екипът тества влиянието на различни химикали върху структурата на повърхността на археологически находки от кости и зъби и разработи недеструктивен метод за извличане на ДНК, базиран на фосфат.

Художествена интерпретация на висулката. © Мерлин Шимански

„Може да се каже, че създадохме пералня за древни артефакти в рамките на нашата чиста лаборатория“, обяснява Елена Есел, водещ автор на изследването, разработила метода. Чрез измиване на артефактите при температури до 90°C ние успяваме да извлечем ДНК от водата за измиване, като същевременно запазваме артефактите непокътнати“, подчертават учените.
Екипът прилага метода за първи път към набор от артефакти от френската пещера Quinçay, разкопана още през 70-те и 90-те години на миналия век.

Въпреки че в някои случаи е било възможно да се идентифицира ДНК от животните, от които са били направени артефактите, по-голямата част от получената ДНК е от хора, които са боравили с артефактите по време на или след разкопките. Това замърсяване затруднява идентифицирането на древна човешка ДНК.

За да преодолеят проблема със съвременното човешко замърсяване, изследователите се съсредоточават върху материали, които са били новоизкопани, използвайки стерилни ръкавици и маски за лице и поставяйки артефактите заедно с прилепналия седимент в чисти пластмасови пликчета с цип.

Най-накрая пробивът е осъществен от Максим Козликин и Михаил Шунков, археолози, които правят разкопки в известната пещера Денисова в Русия. През 2019 г., без да знаят за новия метод, разработван в Лайпциг, те чисто разкопават и оставят настрана висулка от зъб на елен от късния палеолит. От него генетиците в Лайпциг изолират не само ДНК от самото животно – елен вапити (лос), но и големи количества древна човешка ДНК.

„Количеството човешка ДНК, което възстановихме от висулката, беше изключително“, казва Елена Есел, „подобно на това, на което можете да се надявате в една добре запазена древна човешка кост.“ Въз основа на анализа на митохондриалната ДНК – малката част от генома, която се наследява изключително от майката на нейните деца, изследователите стигат до заключението, че по-голямата част от ДНК-то вероятно произхожда от един-единствен човешки индивид. Използвайки митохондриалния геном на вапити и човека, те успяват да оценят възрастта на висулката на 19 000 до 25 000 години, което прави излишно унищожаването на ценния предмет за датиране по радиовъглеродния метод C14.

Лаборатория в Института за еволюционна антропология „Макс Планк“. © Институт за еволюционна антропология „Макс Планк“

В допълнение към митохондриалната ДНК, изследователите са възстановили и значителна част от ядрения геном на собственика на висящото украшение. Въз основа на броя на Х-хромозомите те определили, че

медальонът е бил изработен, използван или носен от жена.

Установили са също, че тази жена е генетично тясно свързана със съвременни древни хора от Сибир, така наречените „древни северни евразийци“, чиито скелетни останки са били анализирани по-рано. „Съдебните лекари няма да се изненадат, че човешка ДНК може да бъде изолирана от предмет, който е бил манипулиран много“, казва Матиас Майер, „но е удивително, че това все още е възможно след 20 000 години.“ Сега учените се надяват да приложат метода си върху много други предмети изработени от кости и зъби през каменната епоха, за да научат повече за генетичния произход и пола на хората, които са ги изработили, използвали или носили.

Веселина АНГЕЛОВА