DNA fosil

DNA fosila gizakien edo animalien aztarnetan iraun duen DNA da.[1] Lagin biologikoetatik berreskuratutako edozein DNA gisa ere deskriba daiteke, geroko DNA analisietarako berariaz gorde ez direnak. Hona hemen adibide batzuk: hezurduren material arkeologiko eta historikotik berreskuratutako DNA analisia, kultibo momifikatuak, izoztu gabeko lagin medikoen artxiboen bildumak, landareen hondar babestuak, nukleoak, Holozenoko planktona baina itsas sedimentuetan eta aintziretan aurkitzen dena, besteak beste.

Duela 4000 urteko ADN erretikulatua, Antzinako Egiptoko Ankh-Nekht apaizaren urdailetik atera zutena.

Analisi genetiko modernoek ez bezala, DNA fosilaren azterketek ADNaren kalitate eskasa dute ezaugarri, eta horrek analisien irismena mugatzen du. Gainera, DNA molekulen degradazioa dela eta, denbora, tenperatura eta ur askearen presentzia bezalako faktoreekin korrelazioan dagoen prozesu bat, DNAk bizirauteko probabilitateak dituen mugak gainditzen ditu.

Allentoft et al. (2012) Moaren hezurretan DNA mitokondrial eta nuklearraren deskonposizioa aztertuz muga hori kalkulatzen saiatu ziren. DNA modu esponentzialean degradatzen da. Bere modeloaren arabera, DNA mitokondriala −5 °C-ra, batez beste, 6 830 000 urtetik base pare bat degradatzen da.[2] Deskonposizio-zinetika zahartze azkarreko esperimentuen bidez neurtu da, non biltegiratzeko tenperaturak eta hezetasunak DNAren deskonposizioan duten eragin handia are handiagoa den.[3]

DNA nuklearra mtDNA baino bi aldiz azkarrago degradatzen da. Hala, DNA askoz zaharragoa berreskuratzeari buruzko lehen ikerketen jatorria, adibidez, Kretazikoko dinosauroen hondarretatik abiatuta, kutsatutako lagin baten jatorria izan zezaketen.

DNA fosilaren azterketen historia

Lehen ikerketa 1984an egin zuten, noiz Russ Higuchik eta bere Berkeleyko lankideek museoko quagga ale baten DNA arrastoei buruz informatu zutenean, hil eta 150 urte baino gehiagora laginean egoteaz gain, atera eta sekuentziatu ere egin zituzten.[4]

Hurrengo bi urteetan, lagin naturaletan eta artifizialki momifikatutako laginetan egindako ikerketen bidez, Svante Pääbok berretsi zuen fenomeno hori ez zegoela mugatuta duela gutxiko museo-espezimenetara, baina, dirudienez, duela milaka urteko momifikatutako gizakien lagin batzuetan errepika daiteke (Pääbo 1985a; Pääbo 1985b; Päääbo 1986). Hala ere, DNA sekuentziatzeko (klonazio bakterianoaren bidez) une horretan behar ziren prozesu neketsuak balazta eraginkorra ziren DNA fosileko (aDNA) garapenaren eremuan.[5][6]

aDNAren PCR (jumping-PCR) bidezko abiarazlearen/lehenengoaren anplifikazio bikoitzak oso partzialak diren eta benetakoak ez diren sekuentzia-artefaktuak sor ditzake. PCR habiaratuaren teknika gabezia horiek gainditzeko erabili zen.

2007an DNAren post mortem mutazioek eragindako kalteei aurre egiteko lehen mailako hedapen bidezko anplifikazioa (SPEX) asmatu zuten.[7]

Arazoak eta akatsak

DNAk post mortem mutazio ugari izan ditzake, eta horiek denborarekin handitzen dira. Polinukleotidoko eskualde batzuek degradazio hori jasan dezakete; beraz, sekuentziazio-datuek informazioaren baliozkotasuna egiaztatzeko erabilitako iragazki estatistikoak saihestu ditzakete.[8] Sekuentziazio-erroreak direla eta, populazio baten tamaina interpretatzean kontu handiz ibili behar da.[9] Zitosina-hondakinak desaminatzearen ondoriozko ordezkapenak DNA fosilaren sekuentzietan gehiegi ordezkatuta daude.[10] DNA fosilaren laginekin giza DNA modernoarekin eta mikrobio-DNArekin kutsatzea (gehienak ez dira zaharrak) beste arazo bat da.[11]

"Uholde aurreko" DNAri buruzko ikerketak

PCR osteko aroak aDNArekin nahasten saiatu ziren ikerketa talde askoren argitalpen ugari eragin zituen. Duela gutxi, aurkikuntza harrigarri batzuk argitaratu dira, benetako DNA milioika urteko laginetatik atera daitekeela aldarrikatuz, Lindahlek (1993b) "uholde aurreko DNA" deitu zion eremuan. Ikerketa horietako gehienak anbarretan gordetako organismoen DNA berreskuratzean oinarritzen ziren. Intsektuak, ezten gabeko erleak bezala (Cano et al. 1992a; Cano et al. 1992b), termitak (De Salle et al. 1992; De Salle et al. 1993), zuraren eltxoak (De Salle eta Grimaldi 1994), landareak (Poinar et al. 1993) eta bakterio-sekuentziak (Cano et al. 1994) Oligozenoko anbar dominikarretik atera zituzten. Libanoko anbar estaliko gurgurio-iturri zaharrenak, Kretazeoaren garaikoak diren txostenen arabera, benetako DNA ere sortu zuten (Cano et al. 1993). Berreskuratutako DNA ez da anbarera mugatzen: Miozenoko landareetatik kontserbatutako sedimentu asko arrakastaz ikertu zituzten (Golenberg et al. 1990; Golenberg 1991).

Ondoren, 1994an, nazioarteko errekonozimendurako, Woodward et al. orain arteko emaitza zirraragarrienak jakinarazi zituzten[12]- b zitokromoen sekuentzia mitokondrialak, itxuraz, dinosauroen hezurretatik ateratakoak ziren, duela 80 milioi urte baino gehiagokoak. 1995ean bi ikerketak arrautza kretaziko batetik ateratako dinosauro baten DNA sekuentziak aurkeztu zituztenean (An et al. 1995; Li et al. 1995), bazirudien eremu honek lurraren iragan ebolutiboaren ezagutza irauliko zuela. Ohiz kanpoko urte horiek ere halitatik ateratako Halobacterium-en 250 milioi urteko sekuentzien berreskurapen erreklamatuarekin amaitu ziren.[13][14]

Zoritxarrez, DNA fosilaren literaturaren berrikuspen kritiko batek eremuaren garapenaren bidez baieztatu zuen 2002ko ikerketa gutxik izan zutela arrakasta ehunka mila urte baino gehiagoko gorpuzkien DNAren anplifikazioan.[15]

Kutsadura-arriskuen pertzepzio handiagoak eta ingurumenaren DNAren egonkortasun kimikoari buruzko ikerketek aurreko emaitzekiko planteatu ziren kezkak eragin dituzte. Dinosauroaren DNA giza Y kromosomakoa izan zen,[16] eta Halobacteriumen DNA kapsulatua, berriz, bakterio modernoekin duen antzekotasunagatik kritikatu egin zuten, balizko kutsadura aipatuz.[17]

2007ko azterlan batek bakterioen DNA lagin horiek ezin izan zutela antzinatik bizirik iraun iradokitu zuen; aldiz, maila baxuko beren jarduera metabolikoaren epe luzeko produktua izan daitezke.[18]

DNA fosilaren ikerketak

"Uholde aurreko" DNArekin lotutako arazoak gorabehera, DNA sekuentzia sorta zabal eta gero eta handiagoa animalia eta landareen taxon sorta batetik abiatuta argitaratu da. Aztertutako ehunek artifizialki edo naturalki momifikatutako animalien hondarrak dituzte,[4][19] hezurrak (c.f. Hagelberg et al. 1989; Cooper et al. 1992; Hagelberg et al. 1994),[20] paleogorozkiak,[21][22] alkoholean gordetako espezimenak (Junqueira et al. 2002), karraskarien maskorrak,[23] landare lehorrak (Goloubinoff et al 1993;. Dumoulin-Lapegüe et al., 1999) eta, duela gutxi, animalien eta landareen DNA zuzenean lurzoruaren laginetatik atera dute.[24]

2013ko ekainean, ikertzaile talde batek Kanadako Yukon lurraldeko lurzoru izoztuan lurperatuta zegoen hanka hezur batetik ateratako materiala erabiliz 560-780 mila urteko zaldi baten DNA sekuentziatu zutela iragarri zuen.[25] 2013an, Alemaniako talde batek 300.000 urtetik gorako ursus deningeri baten genoma mitokondriala berreraiki zuen, eta horrek antzinako benetako DNA ehunka mila urtetan zehar gorde daitekeela permafrostetik kanpo erakutsi zuen.[26]

Giza aztarnen DNA fosilaren azterketak

Interes antropologikoa, arkeologikoa eta giza aztarnentzako interes publikoa direla eta, normala da DNA ikerlariengandik arreta handia jasotzea. Kontserbazio morfologikoaren zantzu nabarmenak dituztenez, ikerketa askok ehun momifikatua erabiltzen dute giza DNA fosilaren iturri gisa. Adibideek modu naturalean kontserbatutako espezimenak barne hartzen dituzte, adibidez, Ötzi (Handt et al 1994) bezalako izotzetan kontserbatzen direnak, edo lehortze azkarraren bidez, hala nola Andeetako altitude handiko momiak (cf Pääbo 1986; Montiel et al. 2001), baita artifizialki kontserbatutako ehun-iturriak ere (antzinako Egipton kimikoki tratatutako momiak, esaterako).[27]

Hala ere, hondakin momifikatuak baliabide mugatua dira, eta giza aDNA ikerketa gehienak DNA erauzketan zentratu dira, erregistro arkeologikoan askoz ohikoagoak diren bi iturri erabiliz: hezurrak eta hortzak. Duela gutxi, beste iturri batzuek ere sortu dute DNA: paleogorozkiak (Poinar et al., 2001) eta ilea (Baker et al. 2001, Gilbert et al. 2004). Oraindik ere antzinako giza materialarekin lan egiten denean kutsadura arazo garrantzitsua da. 2015eko azaroan, zientzialariek 110.000 urteko hortz fosil bat aurkitu zutela jakinarazi zuten, Homo generoko giza espezie desagertua den Denisovako gizakiaren DNA duena.[28][29]

Patogenoen eta mikroorganismoen aDNA aztertzea, giza hondarrak erabiliz

DNAren analisian giza lagin degradatuak erabiltzeak ez du giza DNAren anplifikazioa mugatu. Post mortem denbora-tarte baterako laginean dagoen edozein mikroorganismoren DNAk bizirik iraun dezakeela onartzea arrazoizkoa da. Heriotza-unean dauden patogenoak (epe luzeko infekzioak edo heriotza eragiten dituztenak) ez ezik, komentsalak eta horiekin lotutako beste mikrobio batzuk ere hartzen dituzte barne. DNA horren kontserbazio mugatua ekarri duten hainbat ikerketa egin diren arren, adibidez, kontserbazio falta etanolean kontserbatutako XVIII. mendeko Helicobacter pylori espeziearen espezimenetan,[30] 45 ikerketa baino gehiago argitaratu dituzte antzinako patogenoaren DNAren berreskurapen arrakastatsuaren berri emateko, gizakiaren laginetatik abiatuta. Lagin horiek 5.000 urte baino gehiagoko antzinatasuna dute, eta duela 17.000 urte bezain luzea beste espezie batzuetan. Ehun momifikatuen ohiko iturriez gain, hezurrak eta hortzak, azterketa horiek beste ehun batzuen laginak ere aztertu dituzte, pleura kaltzifikatua barne (Donoghue et al. 1998), parafinan sartutako ehuna[31][32] eta formolean finkatutako ehunak.[33]

Erreferentziak
  1. Euskalterm: [Arkeologia Hiztegia] [2018]
  2. Allentoft ME; Collins M; Harker D; Haile J; Oskam CL; Hale ML; Campos PF; Samaniego JA et al.. (2012). «The half-life of DNA in bone: measuring decay kinetics in 158 dated fossils» Proceedings of the Royal Society B 279 (1748): 4724 – 33.  doi:10.1098/rspb.2012.1745..
  3. Grass, R. N.; Heckel, R.; Puddu, M.; Paunescu, D.; Stark, W. J.. (2015). «Robust Chemical Preservation of Digital Information on DNA in Silica with Error-Correcting Codes» Angewandte Chemie International Edition 54 (8): 2552 – 2555.  doi:10.1002/anie.201411378..
  4. Higuchi R; Bowman B; Freiberger M; Ryder OA; Wilson AC. (1984). «DNA sequences from the quagga, an extinct member of the horse family» Nature 312 (5991): 282 – 4.  doi:10.1038/312282a0. PMID 6504142. Bibcode: 312..282H 1984Natur. 312..282H..
  5. Mullis KB; Faloona FA. (1987). «Specific synthesis of DNA in vitro via a polymerase-catalyzed chain reaction» Meth. Enzymol. in: Methods in Enzymology. 155: 335 – 50.  doi:10.1016/0076-6879(87)55023-6. ISBN 978-0-12-182056-5. PMID 3431465..
  6. Saiki RK; Gelfand DH; Stoffel S. (1988-1-16). «Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase» Science 239 (4839): 487 – 91.  doi:10.1126/science.2448875. PMID 2448875. Bibcode: 1988Sci...239..487S..
  7. Brotherton, P; Endicott, P; Sanchez, Jj; Beaumont, M; Barnett, R; Austin, J; Cooper, A. (2007). «Novel high-resolution characterization of ancient DNA reveals C > U-type base modification events as the sole cause of post-mortem miscoding lesions» (Free full text) Nucleic Acids Research 35 (17): 5717 – 28.  doi:10.1093/nar/gkm588. ISSN 0305-1048. PMID 17715147. PMC 2034480..
  8. (PDF) Genetic analyses from ancient DNA. .
  9. Johnson, Pl; Slatkin, M. (2008-1-16). «Accounting for bias from sequencing error in population genetic estimates» (Free full text) Molecular Biology and Evolution 25 (1): 199 – 206.  doi:10.1093/molbev/msm239. ISSN 0737-4038. PMID 17981928..
  10. Briggs, Aw; Stenzel, U; Johnson, Pl; Green, Re; Kelso, J; Prüfer, K; Meyer, M; Krause, J et al.. (2007-9-16). «Patterns of damage in genomic DNA sequences from a Neandertal» (Free full text) Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104 (37): 14616 – 21.  doi:10.1073/pnas.0704665104. ISSN 0027-8424. PMID 17715061. PMC 1976210. Bibcode: 2007PNAS..10414616B..
  11. Gansauge, Marie-Theres; Meyer, Matthias. (2014). «Selective enrichment of damaged DNA molecules for ancient genome sequencing» Genome Research 24 (9): 1543 – 9.  doi:10.1101/gr.174201.114. PMID 25081630..
  12. Woodward SR; Weyand NJ; Bunnell M. (1994-11-16). «DNA sequence from Cretaceous period bone fragments» Science 266 (5188): 1229 – 32.  doi:10.1126/science.7973705. PMID 7973705. Bibcode: 1229W 1994Sci...266. 1229W..
  13. Vreeland RH; Rosenzweig WD; Powers DW. (2000-10-16). «Isolation of a 250 million-year-old halotolerant bacterium from a primary salt crystal» Nature 407 (6806): 897 – 900.  doi:10.1038/35038060. PMID 11057666..
  14. Fish SA; Shepherd TJ; McGenity TJ; Grant WD. (2002-5-16). «Recovery of 16S ribosomal RNA gene fragments from ancient halite» Nature 417 (6887): 432 – 6.  doi:10.1038/417432a. PMID 12024211. Bibcode: 417..432F 2002Natur. 417..432F..
  15. Willerslev E; Hansen AJ; Binladen J. (2003-5-16). «Diverse plant and animal genetic records from Holocene and Pleistocene sediments» Science 300 (5620): 791 – 5.  doi:10.1126/science.1084114. PMID 12702808. Bibcode: 2003Sci...300..791W..
  16. Zischler H; Höss M; Handt O; von Haeseler A; van der Kuyl AC; Goudsmit J. (1995-5-16). «Detecting dinosaur DNA» Science 268 (5214): 1192 – 3.  doi:10.1126/science.7605504. PMID 7605504..
  17. Nicholls H. (2005-2-16). «Ancient DNA Comes of Age» PLOS Biology 3 (2): e56.  doi:10.1371/journal.pbio.0030056. PMID 15719062. PMC 548952..
  18. Johnson SS; Hebsgaard MB; Christensen TR; Mastepanov M; Nielsen R; Munch K; Brand T; Gilbert MT et al.. (2007-9-16). «Ancient bacteria show evidence of DNA repair» PNAS 104 (36): 14401 – 5.  doi:10.1073/pnas.0706787104. PMID 17728401. PMC 1958816. Bibcode: 2007PNAS..10414401J..
  19. Thomas RH; Schaffner W; Wilson AC; Pääbo S. (1989-8-16). «DNA phylogeny of the extinct marsupial wolf» Nature 340 (6233): 465 – 7.  doi:10.1038/340465a0. PMID 2755507. Bibcode: 340..465T 1989Natur. 340..465T..
  20. Hänni C; Laudet V; Stehelin D; Taberlet P. (1994-12-16). «Tracking the origins of the cave bear (Ursus spelaeus) by mitochondrial DNA sequencing» Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 91 (25): 12336 – 40.  doi:10.1073/pnas.91.25.12336. PMID 7991628. Bibcode: 1994PNAS...9112336H..
  21. Poinar HN; Hofreiter M; Spaulding WG. (1998-7-16). «Molecular coproscopy: dung and diet of the extinct ground sloth Nothrotheriops shastensis» Science 281 (5375): 402 – 6.  doi:10.1126/science.281.5375.402. PMID 9665881. Bibcode: 1998Sci...281..402P..
  22. Hofreiter M; Poinar HN; Spaulding WG. (2000-12-16). «A molecular analysis of ground sloth diet through the last glaciation» Mol. Ecol. 9 (12): 1975 – 84.  doi:10.1046/j.1365-294X.2000.01106.x. PMID 11123610..
  23. Kuch M; Rohland N; Betancourt JL; Latorre C; Steppan S; Poinar HN. (2002-5-16). «Molecular analysis of an 11, 700-year-old rodent midden from the Atacama Desert, Chile» Mol. Ecol. 11 (5): 913 – 24.  doi:10.1046/j.1365-294X.2002.01492.x. PMID 11975707..
  24. Willerslev E; Cooper A. (2005-1-16). «Ancient DNA» Proceedings of the Royal Society B 272 (1558): 3 – 16.  doi:10.1098/rspb.2004.2813. PMID 15875564..
  25. Erika Check Hayden. (2013-6-26). «First horses arose 4 million years ago» Nature  doi:10.1038/nature.2013.13261..
  26. Dabney. (2013). «Complete mitochondrial genome sequence of a Middle Pleistocene cave bear reconstructed from ultrashort DNA fragments» PNAS 110 (39): 15758 – 15763.  doi:10.1073/pnas.1314445110. Bibcode: 2013PNAS..11015758D..
  27. Hänni C; Laudet V; Coll J; Stehelin D. (1994-7-16). «An unusual mitochondrial DNA sequence variant from an Egyptian mummy» Genomics 22 (2): 487 – 9.  doi:10.1006/geno.1994.1417. PMID 7806242..
  28. Zimmer, Carl. (2015-11-16). «In a Tooth, DNA From Some Very Old Cousins, the Denisovans» New York Times.
  29. Sawyer, Susanna; Renaud, Gabriel; Viola, Bence; Hublin, Jean-Jacques; Gansauge, Marie-Theres; Shunkov, Michael V.; Derevianko, Anatoly P.; Prüfer, Kay et al.. (2015-11-11). «Nuclear and mitochondrial DNA sequences from two Denisovan individuals» PNAS  doi:10.1073/pnas.1519905112..
  30. Barnes I; Holton J; Vaira D; Spigelman M; Thomas MG. (2000-12-16). «An assessment of the long-term preservation of the DNA of a bacterial pathogen in ethanol-preserved archival material» J. Pathol. 192 (4): 554 – 9.  doi:10.1002/1096-9896(2000)9999:9999<::AID-PATH768>3.0.CO;2-C. PMID 11113876..
  31. Jackson PJ; Hugh-Jones ME; Adair DM. (1998-2-16). «PCR analysis of tissue samples from the 1979 Sverdlovsk anthrax victims: The presence of multiple Bacillus anthracis strains in different victims» Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 95 (3): 1224 – 9.  doi:10.1073/pnas.95.3.1224. PMID 9448313. Bibcode: 1224J 1998PNAS...95. 1224J..
  32. Basler CF; Reid AH; Dybing JK. (2001-2-16). «Sequence of the 1918 pandemic influenza virus nonstructural gene (NS) segment and characterization of recombinant viruses bearing the 1918 NS genes» Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (5): 2746 – 51.  doi:10.1073/pnas.031575198. PMID 11226311. Bibcode: 2746B 2001PNAS...98. 2746B..
  33. Taubenberger JK; Reid AH; Krafft AE; Bijwaard KE; Fanning TG. (1997-3-16). «Initial genetic characterization of the 1918 "Spanish" influenza virus» Science 275 (5307): 1793 – 6.  doi:10.1126/science.275.5307.1793. PMID 9065404..

Bibliografia

Kanpo estekak
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.