Dans une étude récente publiée dans le Nature Journal, les chercheurs ont décrit une nouvelle méthode pour libérer en toute sécurité l’acide désoxyribonucléique (ADN) piégé à l’intérieur des anciens artefacts dentaires et osseux, qui a été utilisé pour analyser et identifier le porteur ou le fabricant d’un pendentif en dent de cerf de la période du Paléolithique supérieur trouvé dans la grotte de Denisova, Russie.
Étude: ADN humain ancien récupéré d’un pendentif paléolithique. Crédit d’image : sruilk/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
La compréhension de la culture, des stratégies de subsistance et du comportement des anciens humains du Pléistocène dépend en grande partie des informations glanées à partir d’artefacts en os, en dents et en pierre de cette époque.
Bien que de tels artefacts soient abondants, à moins qu’ils ne soient trouvés dans des arrangements funéraires rares, il n’est pas facile de les associer à des individus spécifiques, ce qui limite notre compréhension de l’ascendance génétique ou des rôles basés sur le sexe dans la société humaine du Pléistocène.
De plus, même si divers artefacts sont trouvés à proximité les uns des autres, ils peuvent différer de centaines ou de milliers d’années.
L’analyse d’artefacts constitués de dents ou d’os est prometteuse car leur porosité permet aux fluides corporels tels que la salive, la sueur ou le sang de pénétrer dans les artefacts, et l’hydroxyapatite dans les dents et les os absorbe l’ADN et le protège de l’activité nucléase et de l’hydrolyse dans une certaine mesure. .
Cependant, jusqu’à présent, le processus d’extraction de l’ADN impliquait un échantillonnage destructif et le risque d’altérer les spécimens.
À propos de l’étude
La présente étude a testé quatre réactifs comme solutions potentielles pour l’extraction non destructive d’ADN à l’aide de restes de faune paléolithique de forme et de taille similaires.
Les réactifs testés comprenaient une solution de thiocyanate de guanidinium, d’éthylènediaminetétraacétate (EDTA), une solution d’hypochlorite de sodium et un tampon phosphate de sodium avec un détergent.
Alors que les traitements avec une solution de thiocyanate de guanidinium et une solution d’EDTA ont causé des altérations substantielles à la surface des artefacts, le tampon phosphate de sodium et la solution détergente n’ont causé que des changements minimes.
Par conséquent, la méthode non destructive pour extraire l’ADN comprenait des incubations en série de l’artefact à quatre températures différentes dans un tampon de phosphate de sodium. Ce protocole a été appliqué à 15 spécimens osseux de la grotte de Quinçay supposés appartenir aux couches du technocomplexe châtelperronien et âgés entre 45 et 35 mille ans, trois pendentifs dentaires des couches du Paléolithique supérieur initial (45 à 43 mille ans (ka)), et un pendentif dentaire de la grotte Denisova, entre 39 et 34 ka.
L’extraction progressive et à température contrôlée de l’ADN a permis aux chercheurs de surveiller les différents composants d’ADN libérés lors de l’extraction, tels que l’ADN endogène, l’ADN humain ancien, l’ADN environnemental des sédiments sur les artefacts et l’ADN contaminant des matériaux actuels. Des fractions d’ADN dans un tampon phosphate ont ensuite été concentrées, isolées et purifiées.
Des bibliothèques d’ADN simple brin ont été préparées à partir des échantillons extraits, enrichies à l’aide d’une capture d’hybridation pour l’ADN nucléaire et mitochondrial, et séquencées à l’aide de méthodes de séquençage de nouvelle génération et de séquençage par fusil de chasse.
L’outil de recherche d’alignement local de base (BLAST) et les pipelines MEtaGenome ANalyzer (MEGAN) précédemment publiés ont été utilisés pour attribuer l’ADN nucléaire et mitochondrial à la classification au niveau de la famille des taxons de mammifères.
De plus, la couverture des autosomes et des chromosomes X a été comparée à l’aide des données de séquençage du fusil de chasse pour déterminer le sexe des échantillons d’ADN humain.
Résultats
Les résultats ont rapporté la récupération de cerfs et d’ADN mitochondrial humain ancien à partir du pendentif dentaire de la grotte Denisova, à l’aide duquel le pendentif a été estimé entre 19 000 et 25 000 ans.
De plus, la détermination du sexe à l’aide des séquences de fusil de chasse a identifié soit le porteur, soit le fabricant du pendentif comme étant une femme génétiquement affiliée à des individus d’un ancien groupe d’Eurasie du Nord, dont on savait qu’ils existaient à peu près à la même époque mais qui avaient déjà été trouvés plus loin. à l’est dans la région sibérienne.
L’analyse du génome mitochondrial du cerf a identifié avec succès l’espèce comme Cervus canadensis, communément appelé wapiti ou wapiti. Cette méthode d’extraction d’ADN non destructive permet d’utiliser des dents ou des artefacts osseux comme source inexploitée d’ADN d’anciens humains qui auraient pu fabriquer, manipuler ou porter ces artefacts.
Cette méthode permet également de tirer des conclusions sur le sexe biologique et l’ascendance des humains qui ont manipulé ces artefacts, offrant ainsi un meilleur aperçu des comportements et des cultures des anciens humains.
La libération progressive de l’ADN dans cette méthode permet également de distinguer l’ADN ancien trouvé au plus profond de l’artefact de l’ADN actuel qui aurait pu contaminer l’artefact ou l’ADN trouvé dans les sédiments environnants.
De plus, la récupération de l’ADN faunique de l’os et de l’ADN humain a permis des estimations indépendantes de l’âge de l’artefact.
conclusion
Pour résumer, l’étude a décrit une nouvelle méthode non destructive d’extraction d’ADN à partir d’anciens artefacts paléolithiques de dents et d’os qui a permis la récupération de l’ADN humain en retrait dans l’os poreux ou la dent.
En utilisant cette méthode, les chercheurs ont identifié qu’un pendentif denté trouvé dans la grotte de Denisova était fabriqué à partir de dents de wapiti ou d’élan, et que le fabricant ou le porteur était une femme d’ascendance nord-eurasienne ancienne, appartenant à un groupe qui était jusqu’à présent considéré comme occupant des zones plus éloignées. à l’est de la grotte Denisova entre 19 et 25 ka.
