Antik DNA

 Antik DNA (aDNA), eski örneklerden izole edilen DNA'dır. Bozunma süreçleri (çapraz bağlanma, deaminasyon ve parçalanma dahil) nedeniyle antik DNA, çağdaş genetik materyale kıyasla daha fazla bozulur. En iyi koruma koşullarında bile, bir üst sınır vardır. bir numunenin dizileme teknolojileri için yeterli DNA içermesi için 0,4–1,5 milyon yıl. donmuş çekirdekler, deniz ve göl çökelleri ve kazı kirleri.

Antik DNA Çalışmalarının Tarihi

1980'ler

aDNA olarak adlandırılacak olan şeye ilişkin ilk çalışma, 1984 yılında, Russ Higuchi ve Berkeley California Üniversitesi'ndeki meslektaşları, Quagga'nın bir müze örneğinden alınan DNA izlerinin, numunede yalnızca 150 yıl sonra kalmadığını bildirdikleri zaman yapıldı. bireyin ölümü, ancak ayıklanabilir ve sıralanabilir. Önümüzdeki iki yıl boyunca, doğal ve yapay olarak mumyalanmış örnekler üzerinde yapılan araştırmalar yoluyla Svante Pääbo, bu fenomenin nispeten yeni müze örnekleriyle sınırlı olmadığını, görünüşe göre birkaç bin yıl öncesine tarihlenen bir dizi mumyalanmış insan örneğinde tekrarlanabileceğini doğruladı. .

O zamanlar bu tür DNA'yı (bakteriyel klonlama yoluyla) sıralamak için gerekli olan zahmetli süreçler, antik DNA (aDNA) alanının gelişiminde etkili bir frendi. Ancak 1980'lerin sonlarında Polimeraz Zincir Reaksiyonunun (PCR) gelişmesiyle bu alan hızla ilerlemeye başladı. aDNA'nın (atlama-PCR) çift primerli PCR amplifikasyonu, yüksek oranda çarpık ve otantik olmayan dizi artefaktları üretebilir. Bu eksikliklerin üstesinden gelmek için çoklu primer, iç içe PCR stratejisi kullanıldı.

1990'lar

PCR sonrası dönem, çok sayıda araştırma grubunun aDNA'yı izole etmede başarılı olduğunu iddia ettiği için bir yayın dalgasının habercisi oldu. Çok geçmeden, gerçek DNA'nın milyonlarca yıllık örneklerden, Lindahl'ın (1993b) Antediluvian DNA olarak adlandırdığı alanlara çıkarılabileceğini iddia eden bir dizi inanılmaz bulgu yayınlandı. Bu tür iddiaların çoğu, kehribar içinde korunan organizmalardan DNA alınmasına dayanıyordu. İğnesiz arılar, termitler ve ağaç sivrisinekleri gibi böceklerin [tam alıntı gerekli] yanı sıra bitki ve bakteri dizilerinin Oligosen dönemine tarihlenen Dominik kehribarından çıkarıldığı söylendi. Kretase dönemine tarihlenen Lübnan kehribar kaplı bitlerin daha eski kaynaklarının da otantik DNA verdiği bildiriliyor. DNA elde etme iddiaları kehribarla sınırlı değildi.

Miyosen'e tarihlenen çeşitli tortul korunmuş bitki kalıntılarının raporları yayınlandı. Daha sonra 1994 yılında Woodward ve ark. 80 milyon yıl öncesine tarihlenen dinozor kemiklerinden çıkarıldığı anlaşılan mitokondriyal sitokrom b dizilerini o zaman için en heyecan verici sonuçlar olarak adlandırılan şeyi bildirdi. 1995'te iki başka çalışma, bir Kretase yumurtasından çıkarılan dinozor DNA dizilerini bildirdiğinde, bu alanın, Dünya'nın evrimsel geçmişine dair bilgide devrim yaratacağı görülüyordu. Bu olağanüstü çağlar bile, halitten 250 milyon yıllık halobakteri dizilerinin iddia edilen alınmasıyla zirveye ulaştı.

DNA koruma kinetiğinin daha iyi anlaşılmasının geliştirilmesi, numune kontaminasyonu riskleri ve diğer karmaşık faktörler, alanın bu sonuçlara daha şüpheci bakmasına neden oldu. Çok sayıda dikkatli girişim, bulguların çoğunu tekrarlamakta başarısız oldu ve on yıllık multi-milyon yıllık aDNA iddialarının tümü, asılsız olarak reddedilecekti.

2000'ler

Tek primer uzatma amplifikasyonu, ölüm sonrası DNA modifikasyon hasarını ele almak için 2007'de tanıtıldı. 2009'dan beri aDNA çalışmaları alanı, çok daha ucuz araştırma tekniklerinin tanıtılmasıyla devrim yarattı. Antik DNA araştırmaları alanında yüksek verimli Yeni Nesil Dizileme (NGS) tekniklerinin kullanılması, eski veya soyu tükenmiş organizmaların genomlarının yeniden yapılandırılması için gerekli olmuştur. Tek iplikli bir DNA (ssDNA) kütüphanesi hazırlama yöntemi, antik DNA (aDNA) araştırmacıları arasında büyük ilgi uyandırdı.

Bu teknik yeniliklere ek olarak, on yılın başlangıcı, alanın DNA sonuçlarını değerlendirmek için daha iyi standartlar ve kriterler geliştirmeye başlamasının yanı sıra potansiyel tuzakların daha iyi anlaşılmasını sağladı.

İnsan Olmayan aDNA

'Antediluvian' DNA ile ilgili sorunlara rağmen, şimdi bir dizi hayvan ve bitki taksonundan geniş ve sürekli artan bir aDNA dizileri yelpazesi yayınlanmıştır. İncelenen dokular arasında yapay veya doğal olarak mumyalanmış hayvan kalıntıları, kemik, paleofeler, alkolle korunmuş örnekler, kemirgen çöpleri, kurutulmuş bitki kalıntıları ve son zamanlarda doğrudan toprak örneklerinden hayvan ve bitki DNA'sının ekstraksiyonu yer alır.

Haziran 2013'te, Kopenhag Üniversitesi Danimarka Doğa Tarihi Müzesi Jeogenetik Merkezi'nden Eske Willerslev, Marcus Thomas Pius Gilbert ve Orlando Ludovic'in de aralarında bulunduğu bir grup araştırmacı, 560-780 bin yıllık bir DNA dizisini çıkardıklarını açıkladılar. Kanada'nın Yukon bölgesinde permafrost içinde gömülü bulunan bir bacak kemiğinden çıkarılan materyali kullanan yaşlı bir at. Bir Alman ekibi ayrıca 2013'te 300.000 yıldan daha eski bir ayı olan Ursus deningeri'nin yeniden yapılandırılmış mitokondriyal genomunu rapor ederek, otantik antik DNA'nın permafrost dışında yüzbinlerce yıl boyunca korunabileceğini kanıtladı. Daha da eski nükleer DNA'nın DNA dizisi 2021'de, her ikisi de bir milyon yıldan daha yaşlı olan iki Sibirya mamutunun permafrost ile korunan dişlerinden rapor edildi.

2016 yılında araştırmacılar, deniz tortul çekirdeklerinde kloroplast DNA'sını ölçtüler ve 1.4 milyon yıl öncesine ait diatom DNA'sı buldular. Bu DNA, önceki araştırmalardan önemli ölçüde daha uzun, 15.000 yıla kadar yarı ömre sahipti. Kirkpatrick'in ekibi ayrıca DNA'nın yaklaşık 100 bin yıla kadar yarı ömür oranı boyunca bozunduğunu ve bu noktada daha yavaş bir güç yasası bozunma hızı izlediğini buldu.

İnsan aDNA'sı

Genom çapında veri sağlayan, yaşı en az ~40.000 yıl olan insan fosillerinin haritası İnsan kalıntılarına yönelik önemli antropolojik, arkeolojik ve kamu ilgisi nedeniyle, bunlar DNA topluluğundan büyük ilgi gördü. Numuneler, numuneleri toplayan ve değerlendiren araştırmacılarla aynı türe ait olduğundan daha derin kontaminasyon sorunları da vardır.

Kaynaklar

Mumyalardaki morfolojik koruma nedeniyle, 1990'lı ve 2000'li yıllardaki birçok çalışmada mumyalanmış doku, eski insan DNA'sının bir kaynağı olarak kullanıldı. Örnekler arasında hem doğal olarak korunmuş örnekler, örneğin Buz Adam Ötzi gibi buzda korunmuş olanlar hem de And Dağları'ndan gelen yüksek irtifa mumyaları gibi hızlı kuruma yoluyla korunmuş olanlar ve kimyasal olarak korunmuş dokular gibi çeşitli yapay olarak korunmuş doku kaynakları yer alır. tedavi edilen eski Mısır mumyaları). Ancak mumyalanmış kalıntılar sınırlı bir kaynaktır. İnsan aDNA çalışmalarının çoğu, arkeolojik kayıtlarda çok daha yaygın olan iki kaynaktan - kemik ve dişlerden - DNA elde etmeye odaklanmıştır. DNA ekstraksiyonu için en sık kullanılan kemik petröz kemiktir, çünkü yoğun yapısı DNA'nın korunması için iyi koşullar sağlar. Diğer bazı kaynaklar da, paleofis ve saç dahil olmak üzere DNA vermiştir. Antik insan materyali üzerinde çalışırken kontaminasyon büyük bir sorun olmaya devam ediyor.

Antik patojen DNA'sı, insanlarda 5.000 yıldan daha eski ve diğer türlerde 17.000 yıl öncesine tarihlenen örneklerden başarıyla elde edildi. Olağan mumyalanmış doku, kemik ve diş kaynaklarına ek olarak, bu tür çalışmalar ayrıca kalsifiye plevra, parafine gömülü doku ve formalinle sabitlenmiş doku dahil olmak üzere bir dizi başka doku örneğini de inceledi. Küçük (QIIME) ve büyük ölçekte (FALCON) patojen ve mikroorganizma aDNA analizleri için etkili hesaplama araçları geliştirilmiştir.