Estrarre DNA da un ciondolo di dente d'alce vecchio 20.000 anni 

Il dente di alce è piccolo e antico, con un rozzo foro praticato nella parte superiore. Probabilmente era indossato come ciondolo, ma da chi? Il proprietario era un uomo o una donna? E da dove proveniva? Il ciondolo indicava uno status sociale, un'onorificenza, era un regalo o era indossato semplicemente come accessorio?

Manufatti di questo tipo svolgono un ruolo fondamentale nell'aiutarci a comprendere la migrazione, il comportamento e le culture dei popoli antichi. Fino ad oggi, da questi oggetti non era possibile risalire ad informazioni come il sesso biologico o l'ascendenza genetica di chi li ha indossati, restringendo di fatto la possibilità di studiare in modo approfondito la "storia" di questi manufatti. I recenti progressi nelle tecniche e nelle tecnologie del DNA potrebbero cambiare le cose, e proprio a partire da questo piccolo ciondolo fatto con un dente di alce.

Alla ricerca di DNA antico: il problema della contaminazione

Isolare il DNA da oggetti antichi non è un operazione semplice. Bisogna stare attenti a non rovinare il manufatto e il rischio di recuperare un DNA di bassa qualità, degradato e/o contaminato da DNA moderno, è sempre dietro l'angolo. In un articolo pubblicato su Nature, un gruppo di scienziati descrive il successo ottenuto nell'isolamento e sequenziamento di DNA antico da un ciondolo di dente d'alce risalente a oltre 20.000 anni fa (1).

I ricercatori hanno sviluppato una tecnica specifica per riuscire a isolare il DNA e proteggere allo stesso tempo l'integrità del manufatto. Il metodo prevede l'immersione dell'oggetto in un tampone fosfato e un graduale aumento della temperatura. Il ciondolo ben si adattava a questo tipo di analisi, dato che materiali come ossa o denti di animali sono estremamente porosi e hanno, nel tempo, assorbito fluidi contenenti DNA, come il sudore.

Una volta isolato il DNA, i ricercatori hanno creato librerie di DNA a singolo filamento, arricchendole per il DNA mitocondriale (mtDNA) e sequenziando il materiale genetico così isolato. Successivamente, hanno utilizzato una pipeline metagenomica per classificare i frammenti a livello di famiglia di mammiferi di appartenenza.

I primi risultati ottenuti con questo metodo su manufatti provenienti da collezioni d'archivio hanno dato risultati contrastanti. Gli scienziati hanno scoperto come il DNA isolato da alcune fonti mostrasse un DNA di mammifero con elevate sostituzioni tra citosina e timina alle estremità dei frammenti, coerentemente con la deaminazione dei residui di citosina che si riscontra comunemente nel DNA antico. Sfortunatamente, la presenza di DNA umano proveniente da fonti moderne ha reso molto più difficile l'isolamento del DNA antico. I ricercatori hanno scoperto che ogni campione analizzato era positivo al DNA umano, ma nessuno di essi era coerente con le caratteristiche tipiche del DNA antico. Questo DNA moderno contaminante rappresentava tra il 70,9% e il 98,3% dei frammenti di mtDNA identificati. L'abbondanza di DNA moderno rischiava di mascherare la presenza di DNA umano o animale antico.

Maneggiare con cura: come proteggere dalle contaminazioni

Il ciondolo, a differenza degli altri oggetti analizzati, è stato trattato con procedure che lo hanno protetto dalla contaminazione. Fin dalla sua scoperta, il ciondolo è stato sempre maneggiato indossando dispositivi di protezione, evitando in questo modo contaminazioni di DNA moderno e permettendo al team di ricerca di concentrarsi sulle tracce DNA umano e di mtDNA di wapiti (una specie di alce).

Il mtDNA proveniente dalla libreria di DNA a singolo filamento di questo campione è stato poi ulteriormente arricchito utilizzando una serie di sonde di cattura specifiche per l'uomo. La libreria di mtDNA risultante ha fornito una copertura media di 62 volte del genoma mtDNA umano, da cui è stato possibile ottenere una sequenza di consenso quasi completa.

La sequenza di mtDNA conteneva posizioni "diagnostiche", in grado quindi di distinguere il mtDNA ottenuto dal ciondolo dalle sequenze di mtDNA di altri esseri umani. Il numero di frammenti sovrapposti ha suggerito come la maggior parte del DNA raccolto provenisse da un unico proprietario, di sesso femminile.

Chi era la proprietaria?

Anche se non possiamo saperlo con certezza, la donna era molto probabilmente l'utilizzatrice o la creatrice del ciondolo. L'analisi del DNA nucleare e i confronti genetici mostrano come la donna avesse stretti legami genetici con un antico popolo dell'Eurasia settentrionale vissuto circa 17.000-24.000 anni fa. Prima di questi test, tracce di questo popolo erano state ritrovate solo molto più a est, in Siberia. Motivo per cui lo studio si è rivelato particolarmente utile nell'ampliare la comprensione geografica di questo popolo.

In un epoca in cui le analisi genetiche sono sempre più precise e affidabili, ricerche come quella appena raccontata possono sembrare di poco conto. Ma non è così, e le implicazioni di questi risultati sono sbalorditive. Immaginate di avere in mano un ciondolo incontaminato a forma di dente e di poter scoprire che l'ultima persona che lo ha toccato con regolarità è stata una donna vissuta circa 20.000 anni fa. Questo studio dimostra che, se maneggiati correttamente durante gli scavi, gli antichi strumenti e ornamenti realizzati con ossa o denti potrebbero fornire non solo DNA umano, ma anche conoscenze genetiche su chi li indossasse. Un modo concreto e importante per far drasticamente progredire la nostra comprensione delle culture antiche.

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