Trầm tích bảo quản DNA hàng nghìn năm
Hầu hết các nhà khảo cổ học từ lâu vẫn xem những trầm tích bao lấy các phát hiện khảo cổ chỉ là phần phụ không quan trọng của quá trình khai quật. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, người ta đã chỉ ra rằng trầm tích có thể chứa các phân tử sinh học cổ đại, bao gồm cả DNA.
Chiết xuất DNA từ các khối trầm tích trong các cuộc khai quật. Ảnh: MPI f. Evolutionary Anthropology
“Việc thu thập DNA của con người và động vật cổ đại từ các lớp trầm tích mang lại cơ hội mới thú vị để khám phá sự phân bố địa lý và niên đại sống của người cổ đại và các sinh vật khác tại các địa điểm khó tìm thấy xương cốt còn sót lại”, Matthias Meyer, tác giả chính của nghiên cứu và là nhà nghiên cứu tại Viện Nhân chủng học Tiến hóa Max Planck ở Leipzig, cho biết.
Để điều tra nguồn gốc của DNA trong trầm tích, các nhà khoa học thuộc Viện Max Planck đã hợp tác với một nhóm nhà địa chất học quốc tế — những nhà khảo cổ áp dụng các kỹ thuật địa chất để tái tạo lại sự hình thành của trầm tích và các địa điểm khai quật — để nghiên cứu quá trình bảo quản DNA trong trầm tích ở quy mô hiển vi. Họ sử dụng những khối trầm tích còn nguyên vẹn và không bị xáo trộn bởi cuộc khai quật và ngâm trong nhựa polyester. Nhóm nghiên cứu sau đó đưa khối cứng này đến phòng thí nghiệm, cắt thành từng phần để chụp ảnh hiển vi và phân tích di truyền.
Nhóm nghiên cứu đã chiết xuất thành công DNA từ các khối trầm tích trong các cuộc khai quật từ 40 năm trước ở châu Phi, châu Á, châu Âu và Bắc Mỹ. “Những khối này là một nguồn cung cấp tuyệt vời các DNA cổ đại — bao gồm cả của tông người (hominin), một kho thông tin di truyền khổng lồ chưa từng được khai thác.
Các nhà khoa học đã sử dụng những khối trầm tích từ hang Denisova, một địa điểm nằm trên dãy núi Altai ở Nam Trung Siberia, nơi chứa DNA cổ đại của người Neanderthal, người Denisova và người hiện đại. Họ đã phân tích khối trầm tích này và phát hiện ra rằng các hạt hữu cơ nhỏ chứa nhiều DNA hơn so với trầm tích được lấy mẫu ngẫu nhiên. “Rõ ràng, việc truy xuất DNA của động vật có vú cổ đại từ trầm tích hang Denisova thành công đến vậy là nhờ sự phong phú của các vi chất còn sót lại trong chất nền trầm tích chứ không phải từ DNA ngoại bào lưu thông tự do trong phân, dịch cơ thể hoặc mô tế bào phân hủy có khả năng hấp thụ vào các hạt khoáng sản. “Nghiên cứu này giúp chúng ta hiểu thêm về việc DNA cổ đại sẽ được bảo quản ở đâu và ở điều kiện nào trong các lớp trầm tích”, Vera Aldeias, đồng tác giả của nghiên cứu và là nhà nghiên cứu tại Đại học Algarve ở Bồ Đào Nha, cho biết.
Nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy rằng ADN cổ (aDNA) không phân bố đồng đều trong trầm tích, và việc hiểu rõ các đặc điểm cụ thể của trầm tích sẽ giúp ích cho quá trình bảo tồn DNA cổ đại. “Xem aDNA trầm tích như một lĩnh vực nghiên cứu hẹp trong khảo cổ học sẽ giúp chúng ta giải quyết phần nào khả năng chuyển động vật lý của aDNA giữa các trầm tích”, Susan Mentzer, nhà nghiên cứu tại Trung tâm Tiến hóa Con người và Môi trường Palaeoen (Đức), cho biết.
Điểm đặc biệt của kỹ thuật mới này đó là nó cho phép các nhà khảo cổ lấy mẫu trầm tích cỡ nhỏ để phân tích ADN. Diyendo Massilani, tác giả chính của nghiên cứu, đã khôi phục được một lượng đáng kể DNA của người Neanderthal chỉ từ vài miligam trầm tích. Ông có thể xác định giới tính của những cá nhân từ DNA mà họ để lại, và nhận định rằng họ thuộc quần thể có liên quan đến người Neanderthal có bộ gene được tái tạo trước đó từ một mảnh xương được phát hiện trong hang động. “DNA của người Neanderthal trong những mẫu trầm tích nhỏ này cô đặc hơn nhiều so với những gì chúng ta thường tìm thấy trong vật liệu rời của quá trình khai quật”, ông cho biết. “Với cách tiếp cận này, trong tương lai chúng ta có thể phân tích DNA của nhiều cá thể người cổ đại khác nhau chỉ từ một khối nhỏ trầm tích đông đặc”.
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences.□
Hà Trang dịch
https://phys.org/news/2021-12-dna-archaeological-sediments-thousands-years.html
