Historisk sett har ideen om å trekke ut DNA fra en egyptisk mumie vært litt som å prøve å suge dinosaur-DNA ut et insekt fanget i rav: et fristende perspektiv, men likevel mer myte enn vitenskap. "Dette har eksistert i lang tid som et hett tema, " sier Johannes Krause, genetiker ved Tysklands Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology. Men i motsetning til dino-scenariet, viser det seg at analyse av mumi-DNA faktisk er vitenskapelig mulig.
Krause har brukt karrieren på å erting av informasjon ut av veldig gammelt DNA. Hans arbeid har ført til oppdagelsen av en ny underart av mennesker, som han bidro til å identifisere fra et beinfragment i en europeisk hule; han identifiserte også definitivt sykdommen bak den beryktede svartedauden ved å undersøke gravde pestofre. Nå kan han legge en annen gammel juvel til listen sin: mumier. Teamet hans har klart å trekke ut det første intakte DNAet fra tusenvis av gamle egyptiske mumier, slik at de kan avdekke hemmelighetene til deres genetiske arv.
Funnet kommer fra et relativt nytt felt kjent som arkeogenetikk. Det ble grunnlagt av en svensk biolog ved navn Svante Pääbo som hevdet å ha trukket ut DNA fra 23 gamle egyptiske mumier som en ung forsker på 1980-tallet. Imidlertid falt Pääbos arbeid under sterk kritikk fra andre forskere da det ble klart at DNA-prøvene hans kunne være forurenset med moderne DNA, sier Krause. På 2000-tallet hadde noen eksperter begynt å stille spørsmål ved om det til og med var mulig å trekke ut brukbart DNA fra mumier som hadde vært forvitret så lenge av det varme, tørre egyptiske klimaet.
Fremskritt innen DNA-sekvenseringsteknologi de siste åtte årene, særlig "high-throughput" -sekvenseringsteknologi som kan sekvensere millioner av DNA-basepar raskt, billig og nøyaktig, har åpnet muligheten for at egyptiske mumier kan gi fra seg sine genetiske hemmeligheter, sier Krause. I fjor hadde han og kollegene som mål å lære mer om den gamle egyptiske folks genetiske sammensetning - og spesielt hvordan befolkningen deres hadde blitt påvirket av et spesielt turbulent, tusen år historisk kapittel.
Fra 800-tallet fvt rystet migrasjonsbølger og erobring fra Roma og lenger sør i Afrika regionen. Hvis de faktisk var i stand til å trekke ut mumie-DNA, forventet Krause å finne effekten av denne invasjonsperioden - og antagelig blanding - skrevet i genetikken.
På grunnlag av to mumisamlinger fra tyske universiteter analyserte teamet mer enn 150 mumier som ble utvunnet fra et gammelt område i Midt-Egypt kalt Abusir el-Meleq, en blomstrende by langs Nilen, hvor mange egyptere ble begravet med start i 1500 fvt. Mumiene varierte i alderen fra 2000 til 3000 år gamle. Dette var ikke faraoer eller velstående egyptere begravet i forseggjorte steinsarkofager, sier Krause, men heller vanlige, "middelklasse" mennesker begravet i enkle malte treskister. "På den tiden mumifiserte de nesten alt, " sier Krause, inkludert kjæledyr og ville dyr.
Hovedforfatter Verena Schuenemann jobber med en del av en hodeskalle fra en mumie som hadde DNA-ekstrahert. Det ble funnet at bein og tenner bevarte DNAet mye bedre enn det mumifiserte myke vevet. (Johannes Krause) Ved å bruke disse nye teknikkene kunne Krause finne komplette mitokondrielle genomer i vevene til 90 av disse mumiene, ifølge en studie publisert i går i tidsskriftet Nature Communications . Mens tidligere studier av DNA fra gammel mumie hadde en tendens til å fokusere på prøvetaking fra de gjenværende myke vevene i kroppene (dvs. muskler, hud og organer), sier Krause at teamet hans fant ut at faktisk benene og tennene til mumien best bevarte menneskets DNA, fordi disse strukturene var mindre utsatt for varme og fuktighet som kan ødelegge genetisk materiale.
For å utelukke forurensningen som sank tidligere studier, stolte Krause på arbeid fra genetikere i løpet av det siste tiåret som har lært hvordan man kan spore skaden som oppstår på strukturen til DNA når det ødelegger over hundrevis eller tusenvis av år. Nyere, uskadet DNA som hadde forurenset en prøve, vil nå skille seg ut i en analyse av eldre, pockmarked DNA. "Med disse DNA-skademønstrene er vi virkelig i stand til å autentisere gammelt DNA, " sier Krause.
Så hvordan forandret den genetiske sammensetningen til menneskene som levde Abusir el-Meleq i disse turbulente århundrene?
"Ingenting skjedde egentlig. Det var veldig kjedelig, " sier Krause med en latter. Tilsynelatende forandret ikke alt det erobring genetikken til denne egyptiske befolkningen vesentlig - noe som i seg selv var uventet. "Det var faktisk litt av en overraskelse for oss, " sier Krause.
Deretter ønsket Krause å sammenligne det han fant i det gamle DNA med genetikken til moderne egyptere, og tegnet på en genetisk undersøkelse i 2015 som så på menneskelig migrasjon ut av Afrika. Overveiende syntes de utvalgte moderne menneskene å dele de mest genetiske båndene med mennesker som i dag bor i de arabiske landene i Midtøsten. Dette står i kontrast til moderne egyptere, sier Krause, som nå ser ut til å ha mer genetisk opprinnelse fra Afrika sør for Sahara.
Dette antyder at de invaderende folkene fra Nubia og Roma ikke blandet seg betydelig med de gamle egypterne i århundrene før år 0 e.Kr. - men at en stund siden en masse tilstrømning av afrikanske gener kom inn i den egyptiske befolkningen.
Det amerikanske universitetet i Kairo, egyptologen Salima Ikram, syntes Krauses arbeid samlet sett var "velbalansert, godt undersøkt og gjennomtenkt." Ikram, som ikke var involvert i studien, er imidlertid skeptisk til hvor definitiv Krauses sammenligning med moderne egyptere egentlig er. Den genetiske undersøkelsen av moderne egyptere sitert av Krause spesifiserer ikke hvor menneskene det ble tatt prøver fra, sier Ikram, et datagap som kan ha store konsekvenser for konklusjonen.
"Til tross for mobilitet er [det] [fremdeles] lommer med etniske grupperinger, " sier Ikram. Prøver fra Sør-Egypt eller slavehandelssentre kan derfor vise mye mer innflytelse sør for Sahara enn prøver fra nordlige havnebyer som kunne ha mer europeisk innflytelse fra korstogene.
I fremtidige studier håper Krause å samle mer mumie-DNA fra hele Egypt for å finne ut når og hvorfor gamle egyptere begynte å endre genetisk - og for å finne ut nøyaktig hvordan forfedrene deres migrerte til den fruktbare halvmånen i utgangspunktet. "Det vi er mest interessert i, er å utvide dataene tilbake i tid, " sier han.
