Ostatnio pojawiły się testy, w których możemy zbadać swoje DNA i sprawdzić, skąd przyszli nasi przodkowie. Oczywiście okazuje się zwykle, że z różnych stron, że wszyscy jesteśmy wymieszani.

Sama uczestniczyłam w jednych z takich badań w programie „Genographic”, firmowanym przez National Geographic. Przesyłają zestaw: jest tam patyczek, skrobie się nim wewnętrzną stronę policzka, zamyka szczelnie próbkę i wysyła. Badają w tym teście wiele markerów genetycznych rozsianych w genomie. W tej chwili znamy ich miliony. Można porównywać ich kompozycje u konkretnego człowieka i sprawdzać, do których grup porównawczych jest on najbardziej zbliżony. Wysyłają na przykład taki wykres że w 87% jesteś środkowym Europejczykiem, a jakaś część twoich przodków przyszła z dalekiej Azji. Badają też kilka innych markerów, które dają mniej informacji, ale za to bardziej jednoznaczne w interpretacji wyniki. Na przykład na podstawie mitochondrialnego DNA można dość dokładnie określić skąd przyszli przodkowie z linii matczynej – matka, babka, prababka itd. DNA mitochodrialny jest dziedziczony z matki na dzieci w niezmienionej formie (nie ulega krzyżowaniu między rodzicielskimi cząsteczkami). Z drugiej strony sporadyczne mutacje zachodzą w nim częściej niż w DNA genomowym. Można dzięki temu dość precyzyjnie śledzić tysiąclecia po tysiącleciach. Śledzi się też DNA chromosomu Y po linii ojcowskiej.

Można określić czas, kiedy ci przodkowie migrowali, kiedy się spotkali?

Te metody mają dosyć dużo założeń. Jest sporo niewiadomych. Mój doktorat dotyczył właśnie dopracowania jednej z takich metod. Potrzebujemy określić, jak szybko następują zmiany w genomie, a to jest trudne. Z pomocą przychodzi antyczny DNA. Mamy kość, którą udało nam się zbadać i możemy wydatować jej wiek radiowęglowo, na przykład na 30 tysięcy lat. Ta kość ma określony typ genetyczny, który porównujemy z materiałami współczesnymi. Dzięki temu wiadomo, ile mutacji pojawiło się w genomie przez 30 tysięcy lat. Oczywiście, żeby móc obliczyć, jak szybko mutuje DNA, musimy mieć dużo takich danych z różnych okresów.

A jak te Wasze badania wyglądają w praktyce? Dostajecie kość od archeologa i co dalej?

Kość lub ząb musimy najpierw wyczyścić z zewnątrz, bo dotykało go mnóstwo osób: gdzieś leżał, gdzieś był przenoszony, jest na nim dużo DNA, z powietrza, z naskórka. DNA, który jest w środku kości jest bardzo stary, zniszczony. Jakikolwiek, nawet najmniejszy sygnał ze „świeżego” DNA będzie mocniejszy niż ten z antycznego. Do oczyszczania używamy różnych roztworów, które likwidują DNA. Można też (i zwykle to robimy) fizycznie zedrzeć warstwę wierzchnią. W grę wchodzą wiertarki i szlifierki. Bardzo dużą część mojej pracy, zajmuje multiszlifierką ręczna. Gdy ząb jest już oczyszczony, musimy dostać się do DNA, który jest w środku, między strukturami mineralnymi kości. Używamy do tego różnych chemikaliów i ich roztworów, które trawią białka otaczające DNA. Pozbywamy się warstwy mineralnej. Żeby to było efektywne musimy zwiększyć powierzchnię styku kawałka zęba z roztworami. Tu znów w grę wkracza wiertarka. Musimy ząb zetrzeć na jak najmniejsze kawałki. Mamy też specjalne młynki do rozdrabniania zębów czy kości na drobny proch. Do otrzymanego proszku dodaje się roztwory chemiczne, które uwalniają DNA w czystej postaci. Chodzi o to, by oddzielić DNA od białek i innych substancji. Wykorzystujemy to, że DNA rozpuszcza się w innych warunkach niż białka oraz, że jest naładowane elektrycznie. Na koniec mamy probówkę i nadzieję, że w środku znajduje się nasz antyczny DNA. Żeby zminimalizować zagrożenie, że w trakcie tych procedur przyfrunie nam inny DNA, wszystkie je przeprowadzamy w czystych, oddzielonych od reszty świata pomieszczeniach.

Jak z filmu „Epidemia”?

W Muzeum i Instytucie Zoologii PAN w Warszawie mamy takie pomieszczenie. Przechodzi się do niego przez śluzę, która dmucha powietrzem. To taka metalowa puszka, do której napływa jedynie powietrze oczyszczone przez zestaw filtrów. Wchodząc tam, ubieram się w jednorazowy kombinezon, maskę, dwie pary rękawiczek, ochraniacze. Kosmicznie. Wszystko po to, by nie zanieczyścić próbek DNA, którego mamy bardzo mało i jest on w bardzo słabym stanie. Gdy już mamy wyizolowany czysty DNA, wykorzystujemy różne metody, żeby uzyskać z niego informację. Na szczęście w ciągu ostatnich kilku lat nastąpił ogromny skok w analizie DNA. Pojawiły się wysokoprzepustowe, wielkoskalowe metody sekwencjonowania DNA. Ekstrakt DNA wrzuca się do maszyny, która wychwytuje pojedyncze fragmenty DNA. Wypluwa informacje w formie gigabajtów danych.  Trzeba oddzielić zanieczyszczenia od tego, co nas interesuje. Tak się to teraz robi. Największym wyzwaniem biologów molekularnych jest bioinformatyka. To jest dziś praktycznie najważniejsza część analiz.