Специалисты-палеогенетики разработали методику, которая позволяет с помощью относительно несложных и недорогих технических средств обеспечить высокую чистоту анализа древней ДНК.

В научной работе приняли участие сотрудники Института этнологии и антропологии РАН им. Н.Н. Миклухо-Маклая, Московского физико-технического института, Российского государственного гуманитарного университета и Историко-культурного заповедника «Иднакар» им. М.Г. Ивановой. Статья опубликована в Russian Journal of Genetics.

Предложенная технология предполагает отказ от традиционных способов, которые применяют при работе с древней ДНК для предотвращения её загрязнения чужеродными элементами. Обычно в качестве таковых мер используют «чистые» лаборатории, отделенные от других зон, с избыточным давлением воздуха и вентиляцией, оборудованной очистными системами. Кроме того, разные виды работ по исследованию древних материалов проводятся раздельно — в разных комнатах или в специальных вытяжных шкафах. При этом для инактивации «паразитных» ДНК специалисты используют обработку помещений жёстким УФ-излучением.

Авторы разработки применили подход, при котором все работы с образцами производятся в системе компактных изоляторов. Это миниатюрные герметичные контейнеры с отдельной контролируемой атмосферой, оснащённые встроенными внутрь перчатками, которые позволяют пользователям работать внутри бокса, не нарушая защитный контур.

Стенд пробоподготовки и выделения ДНК

«Оснащение лабораторных помещений в виде “чистых зон” требует существенных капиталовложений, а также дальнейших постоянных затрат на их поддержание. Вместе с тем, когда археологический образец маленький, то с ним удобно работать в комплексе совмещённых друг с другом перчаточных боксов», — рассказал один из авторов методики, руководитель лаборатории исторической генетики, радиоуглеродного анализа и прикладной физики МФТИ Харис Мустафин.

По его словам, в такой системе гораздо проще добиться безопасных для работы с древней ДНК условий. В том числе важную роль в этом играет замещение в контейнере воздуха азотом особой чистоты. Также УФ-источники, установленные внутри боксов, обеспечивают высокую экспозицию облучения и, как следствие, эффективную инактивацию посторонней органики. В итоге достигается абсолютная защита древней ДНК при незначительных материальных затратах.

Чтобы проиллюстрировать преимущества новой технологии, ученые применили её в процессе комплексного изучения останков представителя поломской археологической культуры. Она относится к раннему Средневековью (период с V по IX век) и локализуется на территории современной Удмуртии. В частности, благодаря инновационным изоляторам была проведена серия исследований, в результате которых специалисты с высокой надёжностью установили Y-хромосомную и митохондриальную гаплогруппы исследуемого индивида (то есть наследственные связи на основе унаследованных генетических мутаций по отцовской и материнской линии соответственно).

«Каждый бокс предназначен для определённого этапа работы с древними образцами. Первый — для их механической очистки, второй — для ультразвуковой “обдирки”, третий — для измельчения образцов до состояния костной муки, четвёртый ­­— для выделения ДНК, пятый — для “мокрых работ”. Внутри каждого бокса размещены необходимое оборудование и УФ-лампы. Работы в одном боксе проводятся только с одним археологическим образцом, после чего бокс и его содержимое тщательно обрабатывают, промывают, облучают ультрафиолетом и вновь заполняют чистым азотом», — описал методику Харис Мустафин.

Помимо палеогенетического анализа, учёные методами антропологии провели всеобъемлющее изучение останков древнего человека, полностью восстановив возраст, пол, внешность и недуги, которыми он страдал. В свою очередь, радиоуглеродный анализ помог определить годы его жизни.

Всё вместе позволило специалистам составить многогранный портрет средневекового человека, который для современных антропологов и этнографов стал эталонным образом представителя поломской культуры.

В целом предложенная технология даёт возможность с меньшими, чем прежде, затратами производить детальное изучение останков древних людей, включая высокоточный анализ генетического материала. В перспективе это поможет заполнить пробелы в знаниях о древних культурах и выстроить комплексную систему представлений о них.

Текст: Андрей Санников.
Источник: «За науку».