Vom rescrie istoria genetică a Europei glaciare. O poveste veche de două milioane de ani

Analiza ADN-ului din sedimente deschide o nouă eră în cercetare și este o direcție esențială pentru înțelegerea populațiilor și a ecosistemelor din ultimele glaciațiuni.

Arhive naturale cu potențial științific uriaș

Ultimele două decenii au transformat radical capacitatea cercetătorilor de a reconstrui trecutul, pe măsură ce s-au făcut progrese tehnologice semnificative în ceea ce privește extragerea și analiza ADN-ului din oase antice. Aceste inovații au arătat că neanderthalienii și oamenii moderni s-au încrucișat, contrar ipotezelor anterioare. Progresele au permis și clarificarea migrațiilor care au modelat populațiile actuale. Cercetătorii au secvențiat genomuri ale unor animale dispărute și au reușit să examineze agenți patogeni dispăruți.

O mare parte din aceste rezultate s-a obținut prin analizarea rămășițelor fizice, însă există și o altă cale de acces la ADN-ul străvechi. Cercetătorii pot extrage acum ADN direct din sedimente de peșteră, fără a depinde de oase, și pot secvenția rapid moleculele. Această metodă schimbă fundamental paleogenetica și extinde tipurile de întrebări la care pot răspunde studiile contemporane. Cea mai veche probă sedimentară de ADN descoperită până acum provine din Groenlanda și are două milioane de ani, scrie The Conversation.

Statul strânge miliarde de la bănci, într-un ritm accelerat

21:37

Investiție strategică de aproape 33 de milioane de euro în Portul Constanța

20:31

Noile cercetări schimbă înțelegerea epocii glaciare

Peșterile păstrează zeci de mii de ani de istorie genetică. Sunt arhive ideale pentru studiul interacțiunilor dintre oameni și ecosisteme. Depozitele de sub picioarele noastre devin capsule biologice ale timpului, care păstrează urme ce altfel s-ar pierde. Această abordare este dezvoltată la Geogenomic Archaeology Campus Tübingen, un centru prestigios de cercetare în care echipele analizează sedimente pentru a reconstrui cine și cum a trăit în Europa glaciară. Specialiștii studiază, de asemenea, cum s-au schimbat ecosistemele. O întrebare centrală este dacă oamenii moderni și neanderthalienii au folosit simultan aceleași peșteri.

În prezent, echipa analizează ADN din excrementele unei hiene de peșteră, care a trăit acum aproximativ 40.000 de ani. Paleogenetica a avansat enorm de la secvențierea, în 1984, a primului genom al unui animal dispărut, quagga, un apropiat al zebrelor. Mașinile moderne de secvențiere pot decoda de o sută de milioane de ori mai mult ADN decât primele modele. Primele genomuri umane necesitau peste un deceniu de muncă, dar astăzi se pot secvenția sute într-o singură zi.

În 2022, Premiul Nobel pentru Medicină i-a fost acordat lui Svante Pääbo, gest în măsură să sublinieze importanța globală a domeniului. ADN-ul antic generează constant titluri: de la încercări de recreare a mamuților, până la urmărirea prezenței umane din ultimele sute de mii de ani. Progresele în robotică și informatică au făcut posibilă extragerea ADN-ului și din sedimente, nu doar din oase. Astfel, analiza sedimentară devine un instrument esențial pentru descifrarea trecutului.

Convergența disciplinelor crește capacitatea de descoperire

GACT este o rețea de cercetare în expansiune: trei instituții din Tübingen colaborează pentru a dezvolta noi metode de identificare a ADN-ului din sedimente. Arheologi, geologi, bioinformaticieni, microbiologi și specialiști în ADN antic combină expertize complementare, obținând rezultate imposibile pentru o singură disciplină. Rețeaua se extinde dincolo de Germania, grație partenerilor internaționali – care se implică în cercetări de teren, în peșteri arheologice și în sisteme carstice naturale. Vara aceasta, echipa a investigat situri din Serbia, colectând sute de probe pentru ADN antic și analize ecologice.

Următoarele etape includ campanii de teren în Africa de Sud și în vestul Statelor Unite. Scopul este de a testa limitele conservării ADN-ului în sedimente din medii și epoci diferite. Procesul este complex, deoarece moleculele sunt rare, degradate, amestecate și contaminate cu diverse materii moderne. Identificarea autentică depinde de modele subtile de deteriorare chimică, de existența unor laboratoare ultra-curate și de bioinformatica specializată.

Peșterile din Swabian Jura dezvăluie noi straturi de istorie

O mare parte din activitatea GACT se defășoară în peșterile din Swabian Jura, incluse în patrimoniul Unesco, un loc care a devenit faimos pentru că aici au fost descoperite cele mai vechi instrumente muzicale și diverse piese de artă figurativă. Aici, neanderthalienii și Homo sapiens au lăsat artefacte din piatră, oase, fildeș și straturi de sedimente, acumulate de-a lungul mileniilor. Peșterile funcționează ca arhive naturale de ADN. Condițiile stabile protejează biomoleculele fragile și permit reconstruirea istoriei genetice a Europei glaciare. ADN-ul sedimentar poate detecta specii dispărute și asta chiar și în absența oricăror oseminte.

Cercetătorii urmăresc să afle cine a locuit în peșteră și când anume a făcut-o. Studiază cum au folosit oamenii moderni și neanderthalienii aceste spații și dacă au coexistat. Întrebările includ și competiția dintre oameni și urșii de peșteră pentru adăpost și resurse. Microbii de atunci pot oferi indicii despre impactul uman asupra ecosistemelor preistorice.

ADN-ul sedentar oferă cheia schimbărilor ecosistemice majore

ADN-ul sedimentar urmărește și viața din afara peșterii: prădătorii aduceau prada în galerii, iar oamenii lăsau resturi. Urmărind evoluția ADN-ului uman, animal și microbian, cercetătorii pot analiza extincții antice și transformări ale ecosistemelor. Concluziile obținute pot ajuta la înțelegerea actualei crize a biodiversității. Obiectivul este ambițios: reconstruirea ecosistemelor glaciare și clarificarea consecințelor ecologice ale prezenței umane.

La doar doi ani de la lansare, GACT generează noi întrebări cu fiecare set de date. Fiecare strat de sedimente adaugă o perspectivă suplimentară la povestea epocii glaciare. Cu sute de probe în curs de analiză, cercetătorii se așteaptă la descoperiri majore în perioada următoare. ADN-ul de urs de peșteră, cele mai vechi urme de oameni și comunități microbiene complexe ar putea apărea curând în rezultate.

Promisiunea unor revelații științifice tot mai profunde

Rămâne de văzut dacă sedimentele vor dezvălui toate secretele ascunse sub straturile lor. Dar perspectivele sunt remarcabil de promițătoare și stimulează noi direcții de cercetare interdisciplinară, scrie sursa citată. Descoperirile viitoare pot redefini modul în care înțelegem adaptarea umană în medii glaciare extreme. Ele pot oferi și un cadru pentru interpretarea relației dintre climă, oameni și ecosisteme dispărute.