Post on 28-Feb-2023
SVEUČILIŠTE U ZADRUODJEL ZA ARHEOLOGIJU
DNA ANALIZE U ARHEOLOGIJISeminarski rad iz kolegija Metodologija arheoloških
istraživanja
Studentica: Tena FestiniMentor: doc. dr. sc. Dario Vujević
Sadržaj:
1. Uvod............................................................3
2. Biološke osnove ................................................43. Povijest istraživanja...........................................5
3.1 Drevna DNA...................................................54. DNA analize u arheologiji.......................................7
4.1 Područja interesa............................................74.2 Proučavani segmenti..........................................7
4.2.1 Mitohondrijska DNA........................................74.2.2 DNA iz y kromosoma........................................8
4.3 Problemi rada s drevnom DNA..................................84.4 Proces istraživanja..........................................9
5. Najpoznatija istraživanja......................................105.1 Mitohondrijska Eva..........................................10
5.2 Haplogrupe..................................................115.3 Ötzi........................................................13
5.4 Neandertalci................................................136. Zaključak......................................................15
7. Popis literature...............................................177.1 Internet izvori.............................................17
1. Uvod
DNA analize općenito pripadaju domeni molekularne genetike,
što znači da se koriste pri istraživanju molekularnih temelja
nasljeđivanja.1 U arheologiji one imaju široku primjenu,
počevši od naizgled jednostavnih postupaka, kao što je
određivanje spola pojedinca, pa preko analize rodne pripadnosti
i migracija pa sve do formiranja određenih povijesnih ili
suvremenih populacija. DNA analize su također važne u
bioarheologiji, budući se uz pomoć njih može odrediti vrsta i
podrijetlo određenih biljaka i životinja, što može pomoći pri
rasvjetljenju problema domestifikacije. U novije vrijeme vrše
se i analize koprolita i zidnih slika.2
Sama skraćenica DNA stoji za „deoxyribonucleic acid“, što
je u biti engleski naziv za molekulu koja u sebi nosi sve1 V. ANIĆ - I. GOLDSTEIN, 2000., 875.2 K. GREENE, 2003., 154.
nasljedne osobine biološke jedinke. Hrvatski je naziv
deoksiribonukleinska kiselina, skraćeno DNK, ali budući se u
nas kolokvijalno uvriježila engleska skraćenica, u daljnjem će
tekstu ona biti i upotrebljavana. U drugoj polovici rada će
najviše govora biti o drevnoj DNA, što je bilo koja DNA
izvučena iz mrtvog organizma ili iz njegovih dijelova te
također iz živućeg organizma, ukoliko ne dolazi izravno iz
njegova tijela.3
Cilj ovog rada jest ukratko odgovoriti na pitanje što je
uopće DNA, predstaviti povijest upotrebe DNA analiza, cilj
njihove primjene te proces kojim se one odvijaju, a na kraju će
biti ukratko predstavljena najzanimljivija istraživanja na tu
temu. Rad neće ulaziti u brojne probleme i rasprave koje su još
uvijek u tijeku, a vezane su uz različite kemijske procese
kojima se DNA analizira, budući oni ne pripadaju domeni
arheologije, koja se samo koristi njihovim rezultatima. Takve
rasprave uzele su maha tek zadnjih par desetljeća, potaknute
razvitkom novih tehnologija.
2. Biološke osnove 4
Sav život na Zemlji počinje od jedne komponente: stanice.
Životinjska (eukariotska) stanica sastoji se od unutarstaničnih
dijelova od kojih svaki ima svoju funkciju za održavanje3 HERRMANN, 1994., 2.4 http://www.genetika.biol.pmf.unizg.hr/pogl1.html (05. 01. 2015.)
organizma na životu. U središtu stanice nalazi se stanična
jezgra, ovijena dvostrukom membranom, a unutar nje je još manja
komponenta, jezgrica. Između membrane i jezgrice nalazimo
kromatin, koji sadrži DNA, proteine i RNA (ribonuleinsku
kiselinu). Osim u jezgri, DNA nalazimo i u mitohondrijima, koji
su centri aerobne respiracije, a smješteni su u citoplazmi,
tekućoj tvari koja sadrži stanične organele. O takozvanoj
mitohondrijskoj DNA biti će riječi kasnije.
DNA je molekula koja sadrži genetske instrukcije koje se
upotrebljavaju u razvoju i funkcioniranju svih živih
organizama. Ona je dvostruki polinukleotid formiran u oblik
dvostruke zavojnice. Polinukleotidi se sastoje od manjih
jedinica, nukleotida, koji se pak sastoje od jedne molekule
ugljikohidrata, fosfatne grupe te jedne od četiri dušikove baze
(adenin, gvanin, citozin ili timin). Dušikove baze spajanjem sa
svojim parom na drugom polinukleotidu drže zavojnice zajedno te
njihov slijed odlučuje o nekoj određenoj osobini organizma.
Kromosomi su kondenzirane jedinice kromatida, a sastoje se
od proteina i jedne molekule DNA. Oni su posebno bitni prilikom
staničnih dioba (mitoze i mejoze), te samim time i za
prenošenje nasljednih osobina na potomke.
Sve ljudske stanice, osim spolnih, su diploidne (2n), što
znači da sadrže 46 kromosoma, strukturiranih u 23 homologna
(slična) para. Spolne stanice su haploidne (n), što znači da
imaju samo 23 kromosoma. To je važno jer se tijekom oplodnje
stapanjem muške i ženske spolne stanice broj kromosoma
izjednači s onima u tjelesnim stanicama.
Mitozom se iz jedne stanice majke stvaraju dvije identične
stanice kćeri, a mejozom iz jedne spolne stanice nastaju četiri
nove spolne stanice. Ono što je bitno pri toj diobi jest da se
tu događa takozvani crossingover ili rekombinacija pri čemu se
nasumično izmjenjuju homologni dijelovi homolognih kromosoma.
Zbog toga nastaju različite nove kombinacije gena koje se kao
takve prenose na potomstvo.
3. Povijest istraživanja
Ideja o nasljeđivanju osobina nastala je još u vrijeme
antičke Grčke. Tako Hipokrat smatra da se nasljednje čestice
oblikuju iskustvom, a Aristotel smatra da se nasljedna osobina
prenosi u gametama, koje smatra jako pročišćenom krvlju, zbog
čega se još i danas govori o „krvnim linijama“. Sve do 1900.
godine vlada mišljenje o miješanom nasljeđivanju, što znači da
u nasljeđivanju jednak udio imaju i majka i otac.5
Prave promjene u razvoju genetike uvodi tek Gregor Mendel,
koji 1857. godine radi istraživanja na vrtnom grašku, čime je
dokazao da je nasljeđivanje određene značajke pod kontrolom
staničnih elemenata koji se prenose s roditelja na potomke, a
ti elementi nazivaju se genima. Oni se sastoje od dva
nasuprotna oblika kromosoma koje nazivamo alelima. Sveukupnost
gena u haploidnom sustavu naziva se genom. Par alela se
razdvaja prilikom mejoze i svaki odlazi u jednu gametu. Aleli
mogu biti dominantani (vidljivi) ili recesivani (ne vide se) i
o njihovoj kombinaciji ovisi koliko će osobina biti izražena u
5 http://www.genetika.biol.pmf.unizg.hr/pogl1.html (05. 01. 2015.)
fenotipu tj. u svakoj oku vidljivoj morfološkoj značajki
organizma.6
1944. otkriveno je da je nasljedni materijal sadržan u DNA
i od tada počinje era molekularne genetike. Od tada pa nadalje
otkrića se samo nižu: sredinom šezdesetih je otkriven genski
kod, 1972. započinje genetičko inženjerstvo, a 1986. se počinje
kartirati humani genom. Od 2000. pa nadalje kompletirani su
genomi mnogih jednostavnijih organizama: vinske mušice, miša,
pčele, psa, čimpanze i drugih.7 Ljudski genom napokon je u
potpunosti sekvencioniran 2003., a objavljen 2007. godine.8
3.1 Drevna DNA
Sedamdesetih i osamdesetih godina 20. stoljeća u Engleskoj
su vršena mikroskopska istraživanja na sjemenkama biljaka, koja
su ustvrdila da je dosta stanične organizacije preživjelo do
danas. To su bili počeci bioarheologije, ali i počeci
proučavanja drevnih molekularnih struktura.9
Prvi veliki pomak napravljen je 1981., kada su dva kineska
znanstvenika, G. Wang i C. Lu, izolirala DNA iz jetre dvije
tisuće godina starog trupla dinastije Han. U isto vrijeme
Russell Higuchi i suradnici s Berkeley sveučilišta proučavaju
DNA izumrle vrste afričke zebre. Prava je prekretnica nastala
kada je Svante Pääbo, sa sveučilišta u Uppsali, uspio klonirati
DNA jedne mumije egipatskog dječaka. Takva istraživanja su se u
to vrijeme radila na način da se drevna DNA stavljala u6 http://www.genetika.biol.pmf.unizg.hr/pogl2.html (05. 01. 2015.)7 http://www.genetika.biol.pmf.unizg.hr/pogl1.html (05. 01. 2015.)8 http://www.eupedia.com/genetics/human_genome_and_genetics.shtml (05. 01. 2015.)9 M. JONES, 2002., 7.
laboratorijskog miša ili mikrob, gdje bi se dalje sama
replicirala.10
Kako je takva metoda podrazumijevala različite
komplikacije, bilo je potrebno naći nova rješenja. Tako Kary
Mullis 1983. godine dolazi do otkrića reakcije lančanog
umnožavanja (PCR – polymerase chain reaction). To je metoda kojom se
u DNA ubacuje enzim bakterije koji tada kontroliranom promjenom
temperature replicira dušikove baze, umnažajući na taj način
genetski kod. Sada su se mogli proučavati i jako mali uzorci
drevne DNA, što prije toga nije bilo moguće.11
1990. je pokrenut „Human Genom Diversity Project“, kojemu
je cilj sakupiti uzorke genetičkog materijala svih danas
relevantnih etničkih grupa. Zbog različitih problema, napose
financijskih i etičkih, ovaj projekt još uvijek nije završen,
iako je do 2005. godine sakupljena kolekcija od 1064 stanica iz
52 populacije i danas se čuva u Centru za proučavanje ljudskih
polimorfizama u Parizu. 2005. godine je National Geographic
pokrenuo „Genographic Project“ koji ima isti cilj. 2008. se
počelo upotrebljavati takozvano sekvencioniranje nove
generacije u koje se polaže nade da će ukloniti nedostatke PCR
tehnike.12
U novije su se vrijeme razvili brojni projekti koji uz
pomoć drevne DNA žele rasvijetliti ljudsku prošlost. Neki od
najpoznatijih i najzanimljivijih su otkrivanje genoma
10 M. JONES, 2002., 14-16.11 B. HERRMANN, 1994., 1-2.12 L. MATISOO-SMITH – K. A. HORSBURGH, 2012., 17-20.
neandertalaca, otkriće „Mitohondrijske Eve“, uobličavanje
haplogrupa itd. O tome će biti više riječi u daljnjem tekstu.
4. DNA analize u arheologiji
U ovome poglavlju će se raspravljati o samome procesu koji
se upotrebljava prilikom istraživanja drevne DNA, kao i o
problemima s kojima se istraživači susreću tijekom istih.
4.1 Područja interesa
Bernd Herrmann i Susanne Hummel u knjizi „Ancient DNA“,
objavljenoj 1994. godine izdvajaju tri područja interesa u
kojima nam analiza drevne DNA može pomoći:13
1. Pristup genetskim informacijama na individualnoj razini. DNA individue
je, osim što nam može dati podatke o istoj, preduvjet za
sva ostala istraživanja.
2. Pristup genetskim informacijama na infrapopulacijskoj razini. Vrši se
usporedba genetskog materijala dvije ili više individue
da bi se utvrdila njihova genetska veza u smislu
biološke distance.
13 B. HERRMANN, 1994., 2.
3. Pristup genetskim informacijama na interpopulacijskoj razini. Usporedba
profila različitih populacija otkriva stupanj
evolucijske veze. Rezultati dopuštaju rekonstrukciju
populacijske povijesti i stvaranje evolucijskih stabala.
Nešto jednostavniju verziju iste podjele donio je i Colin
Renfrew u svojoj knjizi „Archaeology: Theories, Methods and
Practice“.14
4.2 Proučavani segmenti
Od posebnog interesa pri proučavanju drevne DNA su nam
mitohondrijska DNA (mtDNA) i DNA iz y kromosoma. Kod analize
biljaka se umjesto mtDNA proučava kloroplastna DNA, a budući su
one veoma slične, o njoj neće biti dodatne rasprave.
4.2.1 Mitohondrijska DNA
Mitohondriji se nalaze u citoplazmi stanice i služe pri
odvijanju procesa staničnog disanja. Predak mitohondrija je
vjerojatno bio neki oblik anaerobne bakterije koji je živio u
simbiozi s drevnim prokariotskim stanicama. U prilog tome
govori činjenica da je DNA u mitohondrijima kružna, kao i u
bakterijama. Oni imaju svoju samostalnu diobu, neovisnu od
ostatka stanice, što je izuzetno važno jer mitohondriji koji se
nalaze u jajnoj stanici ne prolaze kroz proces rekombinacije sa
spermalnim stanicama. Na taj način se majčin mitohondrijski DNA
prenosi izravno s majke na dijete i ostaje generacijama
nepromijenjen.15
14 C. RENFREW – P. BAHN, 2004., 228.15 L. L. CAVALLI-SFORZA – P. MENOZZI – A. PIAZZA, 1994., 83-88.
Način na koji se iz mtDNA može dobiti informacije jest
promatranje stope mutacija u genetskom zapisu. Mutacije su,
naime, nasumične promjene nastale u genetskom kodu, koje se
kasnije kao takve prenose na potomstvo. Otkriveno je da oko 2-
4% mtDNA mutira jednom u milijun godina, što znači da veća
stopa mutacije izražava veću genetsku udaljenost dvije jedinke
od istoga pretka.16
4.2.2 DNA iz y kromosoma
Y kromosom je dio zadnjeg kromosomskog para u stanicama
muškaraca. Kako je on na neki način biološki degradirana
verzija uobičajenog kromosoma, on ne prolazi kroz rekombinaciju
sa svojim x parom te, kao i u slučaju mtDNA, njegova DNA ostaje
nepromijenjena. Nedostatak je jedino taj što se promjene mogu
pratiti samo patrilinearno.
Način na koji se iz DNA y kromosoma može dobiti informacije
jest proučavanje specifičnih polimorfizama. Polimorfizam je
pojava više vrsta alela na istome mjestu u kromosomu. Njih nema
puno i nisu još uvijek u potpunosti istraženi. Oni se koriste
za praćenje etničkih promjena, i to najčešće u kombinaciji s
mtDNA. Naime, sličnosti u polimorfizmima upućuju na sličnosti
među populacijama.
4.3 Problemi rada s drevnom DNA
Glavni problem s kojim se istraživači susreću je
dijageneza, tj, proces uskog vezivanja dušikovih baza prilikom
organskog raspada. Njega mogu izazvati: radijacija, razlika u
16 http://www.genetika.biol.pmf.unizg.hr/pogl18.html (05. 01. 2015.)
temperaturi, vlaga, razlika u razini kiselosti, mehanički stres
i razni oksidativni agensi. Zbog toga pri analizama može doći
do slučaja da se ne može sa sigurnošću utvrditi je li do
promjene došlo na ovaj način, prirodnom mutacijom ili lošim
rukovanjem u laboratoriju. Dijagenezom se također znatno smanji
uzorak koji se može proučavati. 17 Ukoliko uzmemo u obzir da
ljudski genom ima otprilike 3,2 bilijuna nukleotida, a veći
uzorci drevne DNA ih sadrže tek nekoliko stotina, to je
ozbiljan nedostatak.18
Drugi problem su naravno moderne kontaminacije uzrokovane
nestručnim rukovanjem prilikom uzimanja uzoraka. Osim na taj
način, najčešće se javljaju i pri uzorcima koji se već dugi niz
godina nalaze u muzejima.
Treći su problem supstance koje se upotrebljavaju u
kemijskom istraživanju, a sprječavaju rad enzima koji umnaža
DNA.
Također je važno voditi računa o etičkim pitanjima koja se
postavljaju prilikom manipulacije s DNA, a ona napose
predstavljaju unošenje drevne DNA u danas živuće organizme.19
4.4 Proces istraživanja20
Da bi se dobio kôd koji predstavlja genom proučavanog
subjekta, prvo je potrebno izvuči DNA iz proučavanog uzorka.
Ona se uzima iz stanica solidnih organa. U nekim je slučajevima17 B. HERRMANN, 1994., 3.18 L. L. CAVALLI-SFORZA – P. MENOZZI – A. PIAZZA, 1994., 83.19 B. HERRMANN, 1994., 62.20 op. a. Opisani proces je krajnje simplificiran jer uključuje komplicirane kemijske procese koji ne pripadaju domeni arheologije već molekularne genetike.
prije daljnjih postupaka potrebna purifikacija koja se najčešće
provodi jednostavnim prokuhavanjem uzoraka.21
Nakon toga se DNA tretira enzimima koji prepoznaju
nukleotidne sekvence od četiri baze. Daljnja ekstrakcija se
odvija tretiranjem uzorka različitim kemijskim otopinama, od
kojih je bitno spomenuti fenol, kloroform i etanol.22
Na kraju se provodi dodatna purifikacija, nakon čega se u
uzorak stavlja enzim Taq polimeraza, koja imitira prirodni
postupak replikacije DNA i tako stvara nove bazne parove koji
se nakon toga mogu proučavati.23
5. Najpoznatija istraživanja
Ovo poglavlje će dati kratki pregled najpoznatijih
istraživanja koja su provedena i još se uvijek provode uz pomoć
analiza drevne DNA. Osim ovdje navedenih istraživanja, u
današnje se vrijeme provode mnoga druga, a s razvojem tehnike
povećava se i njihov broj i opseg.
21 B. HERRMANN, 1994., 14.22 B. HERRMANN, 1994., 65-67.23 B. HERRMANN, 1994., 66.
Većina takvih istraživanja pripada domeni populacijske
genetike. Ona proučava genetičku strukturu populacija, tj.
analizira učestalost određenih gena i čimbenike koji određuju
tu učestalost.24
Genetičku strukturu populacije određuje nekoliko
čimbenika:25
1. Prirodni odabir. Definirao ga je još Charles Darwin u svojem
kapitalnom djelu „O evoluciji vrsta“, a podrazumijeva
tvrdnju da u prirodi uvijek opstaju najjače i najbolje
prilagođene jedinke.
2. Seksualna selekcija. Podrazumijeva činjenicu da se više
razmnožavaju one jedinke koje su bolje u osiguravanju
partnera.
3. Mutacije
4. Genetički drift. Određuje slučajnu promjenu u frekvenciji
alela.
5. Genski tok. Događa se kada jedinka s drukčijim genetskim
materijalom dođe u do tada nepromijenjenu populaciju.
Kod ljudi je najbolje vidljiv u migracijama.
Pri istraživanju populacija je također važno uzeti u obzir
Hardy – Weinbergov zakon koji glasi: u velikoj populaciji u
kojoj dolazi do slučajnog parenja frekvencije gena i genotipova
su stalne. On se, znači, odnosi na populacije za koje ne
vrijede prethodno navedene točke.
24 http://www.genetika.biol.pmf.unizg.hr/pogl19.html (06. 01. 2015.)25 https://www.youtube.com/watch?v=WhFKPaRnTdQ (06. 01. 2015.)
5.1 Mitohondrijska Eva26
Jedno od najvažnijih istraživanja provedenih analizom mtDNA
jest ono objavljeno 1985. u časopisu „Nature“, a proveli su ga
Rebecca Cann, Mark Stoneking i Allan Wilson. Oni su, naime,
analizirali mtDNA iz uzorka uzetog od 147 žena raspoređenih na
područjima Afrike, Azije, Europe, Australije i Nove Gvineje.
Rezultati istraživanja su pokazali da se genetsko stablo
nastalo iz uzorka može pratiti sve do jednog zajedničkog
pretka, žene koja je živjela prije 200 000 godina. Kako geni
žena iz Subsaharske Afrike pokazuju najviše razlika u
genetičkom materijalu, zaključeno je da je ta žena od tuda i
potjecala. Dobila je naziv „Mitohondrijska Eva“ i postala
temelj za takozvani „Out of Africa“ model, po kojem svi ljudi
potječu od jednog pretka koji je živio u Africi.
Ipak je naglašeno kako ona nije bila jedina žena koja je
tada živjela te da usporedba s mitološkom Evom nije realna. Ona
je, naime, jedina jedinka iz svojega kolektiva čiji se
genetički materijal zadržao do danas. To bi značilo da druge
žene ili nisu uopće imale potomaka ili su imale samo muške
potomke. Renfrew u svojem radu navodi kako se slična situacija
može vidjeti i u modernoj povijesti, gdje od francuske
populacije koja je živjela 1789. danas samo 14% ima potomke.
Ne slažu se svi s tvrdnjom koju iznosi ovo istraživanje.
Alan Templeton tvrdi da je Homo erectus prilikom izlaska iz
Afrike evoluirao zasebno u zasebnim područjima zemaljske kugle
te on zastupa takozvanu multiregionalnu hipotezu. Podupire ju26 C. RENFREW – P. BAHN, 2004., 465-466.
tvrdnjom da statistički testovi R. Cann i suradnika nisu
ispravno provedeni i da su unaprijed rađeni dajući prednost
afričkom uzorku. Također navodi da su vršene manipulacije u
redoslijedu kojim su podaci unošeni u računalo te je to
utjecalo na konačne rezultate.
5.2 Haplogrupe
Haplotip je skraćenica za haploidni genotip. To je
kolekcija specifičnih alela koje će se vjerojatno naslijediti
skupa jer su usko povezane. Haplogrupa je grupa sličnih
haplotipova koji dijele istog pretka tj. imaju istu mutaciju u
svim haplotipovima. Za imenovanje haplogrupa koriste se slova
abecede, a dodatno se razlikuju dodavanjem broja i kombinacije
slova iza njega. Postoje posebne podjele za mtDNA i DNA y
kromosoma, a danas u svijetu razlikujemo nekoliko stotina
haplogrupa.27
Određivanjem haplotipova unutar drevne DNA te usporedbom
iste s modernim uzorkom razvile su se brojne teorije o
porijeklu današnjih ljudi te o njihovim migracijama. Za Europu
je tu važniji y kromosom jer njegova DNA mutira puno brže od
mtDNA, koja je slična kod svih Europljana.28
Po takvim se teorijama29 nakon zadnjeg ledenog doba, prije
otprilike 12 000 godina, počinje razvijati rekolonizacija
europskog kontinenta iz područja koja su za vrijeme glacijala
bila pogodna za život. Potomci tih ljudi nose haplogrupu I, i27C. RENFREW – P. BAHN, 2004., 476-477.28 http://www.eupedia.com/europe/origins_haplogroups_europe.shtml (06. 01. 2015.)29 http://www.eupedia.com/europe/origins_haplogroups_europe.shtml (07. 01. 2015.)
to najviše I2a1. Ona je danas najviše raširena na području
Dalmacije te zapadne Bosne i Hercegovine. U prijelazu s
paleolitika na mezolitik se u Europi počinje pojavljivati i
zapadnoafrička A1a grupa, koju nalazimo u Španjolskoj.
Sa širenjem neolitičkog paketa se povezuju grupe E1b1b i
G2a, od kojih je prva danas najviše zastupljena na području
Makedonije, a druga na području Sardinije i središnje Italije.
Najveću promjenu unose Indoeuropljani donoseći u Europu R1a
haplogrupu. Ona je danas najviše raširena u središnjoj i
istočnoj Europi. Pronalazimo i grupu N, najviše u Finskoj i C,
za koju se vjeruje da je jedna od najstarijih, pa je tako i
zabilježena u samo nekoliko slučajeva.
Ono što označava ovu metodu prilično nepouzdanom jest
činjenica da uzorak drevne DNA nije niti približno dovoljan da
bi se takve analize mogle uzimati kao neki izuzetan znanstveni
podatak, barem za sada i u današnjem stanju istraženosti.
Također je problem u tome što se na ovakav način može
promatrati samo kretanje drevnih populacija čiji je genetski
kôd vidljiv i danas, a ne uključuje one koje su jednim od
načina iznesenim u točki pet ovog rada nestale iz genetike
današnjih populacija.30
Ipak, ovakve analize mogu biti korisne ako se
upotrebljavaju induktivno, tj. ako želimo vidjeti koliko je
neki pojedinac iz prošlosti prenio svojeg genetskog materijala
na današnje ljude, što se lijepo može vidjeti pri analizi
Ötzija, iznesenoj u sljedećem potpoglavlju, a ne deduktivno,
30 C. RENFREW – P. BAHN, 2004., 468.
gdje se sav današnji genetski materijal pokušava povezati s
jednim izoliranim slučajem koji je slijedom okolnosti bio
sretan da ga se analizira na ovaj način. Takav je na primjer
ostatak „Mal'ta dječaka“ iz Altai regije u Sibiru koji se
smatra potomkom cijele haplogrupe R, koja danas dominira
velikim dijelom Europe.31
Usporedbe haplogrupa mogle bi ipak biti korisne u
budućnosti, kada će analize DNA na arheološkim ostacima postati
pravilo, a ne izuzetak.
5.3 Ötzi
Ötzi je prirodno mumificirano tijelo čovjeka koji je živio
između 3350. i 3100. godine prije Krista, a nađeno je u
talijanskim Alpama, na granici s Austrijom, u dijelu koji se
naziva Ötztaler, odkuda mu i ime. Osim izvrsne sačuvanosti,
koju duguje snijegu i ledu, Ötzi je važan jer je najstariji
prirodno mumificiran primjerak do sada nađen u Europi. Budući
je nađen 1991., bio je u savršenoj poziciji da se na njemu
provedu sva moderna istraživanja, pa tako i analize DNA.32
Handt, Richards i suradnici uspjeli su 1994. godine
izdvojiti sekvencu od 354 bazna para mtDNA. Usporedbom s bazom
DNA današnjih Europljana, zaključili su da je genom sličan
njegovom danas najrašireniji u sjevernoj Europi, a jedan sličan
je uočen u modernih Švicaraca te tri u mediteranskim
populacijama. Također su uzeti uzorci šesnaest ljudi iz Ötzaler31 http://www.eupedia.com/europe/Haplogroup_R1a_Y-DNA.shtml (06. 01. 2015.)32 http://www.iceman.it/en/oetzi-the-iceman (06. 01. 2015.)
doline i drugi, iz graničnog područja Alpa te je zanimljivo je
da je upravo s potonjima i imao najviše sličnosti. 2008. su
Ermini i suradnici uspjeli dobiti kompletni mtDNA, čime su
zaključili da je pripadao haplogrupi K. Također su uočili dvije
mutacije kojih više nema među danas živućim Europljanima.33
2012. su Keller i suradnici proizveli cijeli Ötzijev genom
te su na temelju njega došli do brojnih zaključaka. Ötzi je
najsličniji današnjim žiteljima Sardinije, bio je netolerantan
na laktozu, imao je krvnu grupu 0, tamnu kosu i genetsku
predispoziciju za kardiovaskularne bolesti. Također su otkrili
i DNA koju su povezali s bakterijom koja izaziva lajmsku
boreliozu, od koje je vjerojatno bolovao.34
Analize su vršene i na Ötzijevom želucu, čime je otkriveno
da je prije smrti jeo običnog jelena, kozoroga, žitarice i
dvosupnice. Po analizama polena četinarki ustvrđeno je da je
umro u proljeće ili rano ljeto.35
5.4 Neandertalci
Prva studija mtDNA neandertalca je provedena 1997. godine,
i to iz nalaza pronađenih u Feldhofer špilji u Neanderu.
Usporedbom s modernim ljudima nađeno je 27 razlika u DNA
sekvenci. Određen je datum između 550 000 i 650 000 godina
starosti za zadnjeg zajedničkog pretka, što je otprilike četiri
puta stariji datum od ljudskog DNA, iz čega je zaključeno da se
vrste nisu mogle miješati.36 Takvu tezu potvrdile su i analize
33 L. MATISOO-SMITH – K. A. HORSBURGH, 2012., 166-167.34 L. MATISOO-SMITH – K. A. HORSBURGH, 2012., 166.35 http://www.iceman.it/en/when-oetzi-died (06. 01. 2015.)36 C. RENFREW – P. BAHN, 2004., 468.
iz 2000. godine, iz Mezmaiskaya špilje u Rusiji. Analize dvije
jedinke homo sapiensa stare 23 do 25 tisuća godina iz Pagliacci
špilje u Italiji su pokazale da su drukčije od neandertalaca,
ali su slične modernim ljudima, što također podupire tu tezu.
Razlike potvrđuje i senkvencioniranje prvog potpunog genoma
neandertalca 2008. godine, od strane Svante Pääba s Max Planck
instituta za evolucionarnu antropologiju u Njemačkoj.
Analize pet neandertalskih jedinki starih 38 000 godina iz
Neandera, Mezmaiskaya špilje u Rusiji, El Sidrón špilje u
Španjolskoj i Vindije pokazale su da se međusobno nisu puno
razlikovale, što je objašnjeno s malim brojem jedinki u
populaciji. Jedna trećina genoma im je drukčija od homo
sapiensove.37
2006. godine je Lawrence Berkeley iz Natural Laboratory u
Kaliforniji uspio sakupiti 65 tisuća parova DNA y kromosoma
neandertalca iz špilje Vindije, starog 38 000 godina. Time je
odredio odvajanje neandertalca i modernog čovjeka prije 370 000
godina, čime je definitivno odbacio pretpostavku o njihovom
miješanju.
Smatrajući da je pri prijašnjim istraživanjima došlo do
kontaminacije drevne DNA s onom modernom, Svante Pääbo radi
nacrtni slijed neandertalskog genoma y kromosoma,
upotrebljavajući tri uzorka iz Vindije. Usporedbom s modernim
ljudima iz Francuske, Kine, Papue Nove Gvineje i Afrike, došao
je do zaključka da više genetske sličnosti ima u neafričkom
37 http://humanorigins.si.edu/evidence/genetics/ancient-dna-and-neanderthals/neanderthal-mitochondrial-dna (07. 01. 2015.)
genetskom materijalu te je zaključio da su neandertalci
kontribuirali genomu homo sapiensa u iznosu od 1 do 4%. 38
Daljnjim istraživanjima je dokazano da su neandertalci
imali mutaciju u genu za melanokortin, što znači da su imali
crvenu kosu i svijetlu put. Imali su također i mutacije na genu
FOXP2, koje su im omogućavale govor, imali su osjet za gorko i
krvnu grupu 0. Mutacije u mikrocefalinu danas prisutne u
haplogrupi D koje izazivaju velik volumen mozga nisu pronađene
u neandertalaca.39
6. Zaključak
DNA je najvažnija molekula u ljudskom organizmu jer je ona
nositelj gena koji kontroliraju razvoj i funkcioniranje svih
živih organizama. Za potrebe arheologije se ona izvlači iz
davno preminulih organizama da bi nam otkrila njihove
međuodnose i osobine. Takva DNA naziva se drevna DNA, a
istražuje ju molekularna genetika.
Za razvoj genetike kao znanstvene discipline najzaslužniji
je Grego Mendel koji je prvi uveo zakone nasljeđivanja. Dokazao
je da je ono pod kontrolom staničnih elemenata koji se nazivaju
geni, a sadržani su u kromosomima. Određeni dijelovi genetskog
zapisa, to jest kôda, određuju kakve će osobine imati jedinka u
pitanju. Sveukupnost gena naziva se genom, a nasuprotni krajevi
38 http://humanorigins.si.edu/evidence/genetics/ancient-dna-and-neanderthals/sequencing-neanderthal-dna (06. 07. 2015.)39 http://humanorigins.si.edu/evidence/genetics/ancient-dna-and-neanderthals/neanderthal-genes-red-hair-and-more (07. 01. 2015.)
gena su aleli, čija zastupljenost određuje na koji će se način
određena osobina ogledati u fenotipu, tj. vidljivim značajkama
organizma.
Prva drevna DNA izvučena je 1981. godine u Kini, a
slijedile su je brojne druge. Najveći je pomak nastao 1983.
kada je Kary Mullis izmislio reakciju lančanog umnažanja (PCR),
tehniku koja je olakšala i ubrzala rad s drevnim sekvencama
DNA. Prvi kompletni ljudski genom je sekvencioniran 2003.
godine.
Analize drevne DNA vrše se na mitohondrijskoj DNA, koju
žene prenose nepromijenjenu na svoje potomke te na DNA y
kromosoma koji je prisutan kod muškaraca, a ne prolazi kroz
rekombinaciju, tako da također ostaje velikim dijelom
nepromijenjen prilikom procesa nasljeđivanja. Proučavanjem
mutacija na tim genima mogu se pratiti promjene u populacijama.
Disciplina koja to proučava zove se populacijska genetika.
Od otkrića PCR pa nadalje vršila su se brojna ispitivanja
na arheološki značajnim otkrićima, s ciljem boljeg
razumijevanja prošlosti i porijekla ljudske vrste.
Najznačajnija su istraživanja koja se temelje na haplogrupama,
tj. na grupama sličnih haploidnih genotipa koje će se
vjerojatno naslijediti zajedno. Usporedbom drevne DNA s
modernom pokušava se otkriti odakle dolaze određene populacije.
Na taj se način došlo do otkrića takozvane Mitohondrijske Eve,
jedne žene koja je preteča svih ljudi danas živućih na zemlji.
Drugo važno istraživanje jest sekvencioniranje genoma
neandertalca i njegovo proučavanje koje još uvijek traje, a
pomoglo nam je rasvijetliti, i još će u budućnosti, brojne
nedoumice vezane uz odnos homo sapiensa i neandertalca. Od
pojedinačnih analiza je najvažnije izdvojiti onu Ötzija,
najstarijeg iznimno sačuvanog mumificiranog tijela u Europi.
Analize drevne DNA na svojoj su važnosti dobile tek u
zadnja tri desetljeća te su još na samome početku svoga
razvitka. Ipak, s izuzetno brzim napretkom tehnologije, i
napredak u proučavanju ljudskih gena je golem, tako da nam uz
sve što se već na taj način otkrilo preostaje još samo s
nestrpljenjem čekati nova otkrića i zaključke koji će
nesumnjivo doći na vidjelo u budućnosti, kada DNA analize
postanu češće i šire dostupne.
7. Popis literature
ANIĆ, V. – GOLDSTEIN, I., 2000. – Rječnik stranih riječi, Novi
Liber, Zagreb
CAVALLI-SFORZA, L. L. – MENOZZI, P. – PIAZZA, A., 1994. – The
History and Geography of Human Genes, Princeton University
Press, Princeton
GREENE, K., 2003. – Archaeology: An Introduction, Taylor &
Francis e-Library
HERRMANN, B. et alii, 1994. – Ancient DNA, Springer-Verlag, New
York
JONES, M., 2002. – The Molecule Hunt: Archeology and the Search
for Ancient DNA, Arcade Publishing, Inc., New York
MATISOO-SMITH, L. – HORSBURGH K. A., 2012. – DNA for
Archaeologists, Left Coast Press, Inc., Walnut Creek
RENFREW, C. – BAHN, P., 2004. – Archaeology: Theories, Methods
and Practice, Thames & Hudson Ltd, London
7.1 Internet izvori
http://www.eupedia.com/genetics/ (06. siječnja 2015)
http://www.genetika.biol.pmf.unizg.hr/index.html (05. siječnja
2015)
http://humanorigins.si.edu/evidence/genetics/ancient-dna-and-
neanderthals (07. siječnja 2015)
http://www.iceman.it/en/oetzi-the-iceman (06. siječnja 2015)
https://www.youtube.com/user/crashcourse (06. siječnja 2015)