Phát triển phương pháp mới về lấy mẫu gen cổ ( ADN cổ) gần như không phá hủy

Một phương pháp mới cho phép chiết xuất vật liệu di truyền gần như không phá hủy từ các di cốt khảo cổ học đã được phát triển bởi một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế. Nguồn: Bảo tàng Kiss Pál (Chỉnh sửa Mester và Albert Gyrfi)
 


Một nhóm nghiên cứu Mỹ - Áo (Đại học Vienna, Khoa Nhân chủng học Tiến hóa và Trường Y Harvard, Khoa Di truyền), với sự hợp tác của các chuyên gia Hungary từ Đại học Eötvös Loránd, đã phát triển một phương pháp mới cho phép chiết xuất vật liệu di truyền gần như không phá hủy từ các di cốt người. Phương pháp này cho phép các nhà nhân chủng học, khảo cổ học và di truyền học tránh nguy cơ gây thiệt hại nghiêm trọng đối với các hiện vật có giá trị khoa học và di sản quan trọng, điều này có thể được kiểm tra đầy đủ trong các nghiên cứu trong tương lai.
Nghiên cứu sinh khảo cổ học về di cốt người và động vật từ các cuộc khai quật khảo cổ học ngày càng trở nên quan trọng trong những thập niên gần đây. Cả trong nước và quốc tế, ngoài nghiên cứu khảo cổ học và nhân học cổ điển, một số lượng đáng kể các phương pháp kiểm tra sinh học phân tử được bao gồm. Một trong những lĩnh vực quan trọng nhất là di truyền cổ. Việc nghiên cứu vật liệu di truyền của người và động vật cổ có thể giúp ích đáng kể cho cả việc phân tích quá trình tiến hóa của loài người và trả lời các câu hỏi lịch sử về các quần thể của các giai đoạn  khảo cổ học sau này.
Nghiên cứu ADN cổ (aDNA) đầu tiên bắt đầu vào những năm 1980, nhưng các đột phá về phương pháp thực sự đến sau khi bước sang thiên niên kỷ này. Đây là thời kỳ mà các phương pháp giải trình tự thế hệ tiếp theo tiếp cận với nghiên cứu khảo cổ sinh học. Nhờ nghiên cứu quy mô lớn bắt đầu vào thời điểm đó, chúng ta hiện biết hơn 60% ADN của người Neanderthal được bảo quản trong nhân tế bào. Một loài người mới đã được mô tả trên cơ sở vật liệu di truyền chiết xuất từ răng và xương ngón tay  tìm thấy ở Siberia, và người ta nhận ra rằng, trái với những ý kiến trước đây, người Neanderthal và người Homo sapiens hiện đại đã giao phối với nhau, để lại những dấu vết di truyền đáng kể  trong các nhóm người hiện đại ở phía bắc Sahara.
Tuy nhiên, những mẫu sử dụng cho  phân tích di truyền cổ có thể có mức độ phá hủy cao và do đó có thể đáng lo ngại từ quan điểm bảo tồn di sản, ngăn cản hoặc gây khó khăn cho việc lấy và thực hiện lấy mẫu.
Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế (phòng thí nghiệm Ron Pinhasi tại Đại học Vienna và phòng thí nghiệm David Reich tại Harvard) đã nhận ra vấn đề này và gần đây đã phát triển một số phương pháp lấy mẫu mới để giảm thiểu phá huỷ xương liên quan đến việc lấy mẫu. Thứ nhất, cơ sở phương pháp luận cho việc khoan vào tai trong từ đáy sọ đã được phát triển và sau đó người ta chỉ ra rằng việc sử dụng các xương nhỏ thính giác có thể làm giảm đáng kể thiệt hại khi sàng lọc trong quá trình lấy mẫu.
Nghiên cứu mới nhất, được công bố trên tạp chí Nghiên cứu Gen (Genome Research), được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu quốc tế nói trên và các nhà nghiên cứu của Khoa Nhân chủng học (Tamás Hajdu, Krisztián Kiss, Tamás Szeniczey) và Viện Khảo cổ học (Alexandra Anders, Pál Raczky ) tại Đại học Eötvös Loránd,
Tamas Hajdu, người đứng đầu nhóm nghiên cứu người Hungary, trợ lý giáo sư tại Khoa Nhân chủng học tại Đại học Eötvös Loránd, cho biết:
"Phương pháp mới này  làm giảm đáng kể mức độ phá huỷ mẫu. Nó bao gồm việc hòa tan lượng ADN của  chân răng, giàu chất xi măng tế bào, bằng cách ngâm nó trong một dung dịch đặc biệt. Chất lượng của mẫu thu được là không tốt bằng ADN chiết xuất từ xương tai trong, nhưng có chất lượng tương đương với vật liệu di truyền thu được bằng các phương pháp truyền thống (khoan  và nghiền thành bột áp dụng trên răng).
Ưu điểm chính của phương pháp này là răng chỉ bị tổn thương ở mức tối thiểu, vẫn giữ nguyên cấu trúc của nó không chỉ về mặt hình thái mà còn về mặt mô học, trong khi thành phần hóa học không thay đổi của nó cho phép thực hiện các xét nghiệm đồng vị tiếp theo (stronti hoặc C14).
Thay đổi đáng chú ý duy nhất là màu chân răng bị phai hoặc trắng dần.
Do đó, tầm quan trọng của phương pháp lấy mẫu mới nằm ở hiệu quả phá hủy tối thiểu của nó. Nếu các răng được lấy mẫu vẫn còn nguyên vẹn, chúng có thể được tiến hành thêm các nghiên cứu về hình thái, X quang, mô học, bệnh lý miệng, đồng vị ổn định và cacbon phóng xạ. Điều này có thể đặc biệt quan trọng trong trường hợp chỉ có một vài chiếc răng còn sót lại được bảo tồn trong thời gian và địa điểm nhất định, có thể hàng chục nghìn năm tuổi, và việc lấy mẫu phá hủy chúng sẽ hoàn toàn loại trừ (làm mất) việc phân tích tiếp theo. Ngoài nghiên cứu về tiến hóa người, phương pháp luận mới này cũng có thể giúp các dự án về lịch sử dân số và  tiến hóa bệnh tại Khoa Nhân chủng học và Viện Khảo cổ học, thuộc Đại học Eötvös Loránd bằng cách bảo tồn tính toàn vẹn của các mẫu. Phương pháp lấy mẫu mới này, được phát triển trong sự hợp tác quốc tế, cung cấp một cách nhìn mới về việc bảo quản hiện vật cho các cơ quan bảo tàng quốc gia và quốc tế, đồng thời cho phép tiến hành các phân tích cổ di truyền mới nhất gần như không bị há hủy.
Nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã phát triển một phương pháp lấy mẫu mới và kiểm tra tính hiệu quả của phương pháp này trên di cốt người ở một số địa điểm khảo cổ ở Hungary và nước ngoài. Tài liệu khảo cổ học Hungary có thể được tìm thấy trong các bộ sưu tập của Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hungary, Bảo tàng Herman Ottó, Bảo tàng Déri và Bảo tàng Damjanich János. Phương pháp mới này được khởi xướng bởi nhóm nghiên cứu của Ron Pinhasi tại Khoa Nhân chủng học Tiến hóa, Đại học Vienna. Nền tảng phương pháp đã được nghiên cứu, và các mẫu xương và răng đã được phân tích bởi nhóm nghiên cứu của Áo và Phòng thí nghiệm của David Reich tại Khoa Di truyền, Trường Y Harvard.
Cơ sở nhân chủng học của những phát hiện trên được cung cấp bởi Khoa Nhân học tại Đại học Eötvös Loránd và Khoa Nhân học tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hungary và Viện Khảo cổ học, ELKH-BTK (Tamás Hajdu, Tamás Szeniczey, Krisztián Kiss, Ildikó Pap, Kitti Köhler). Dữ liệu cơ bản về khảo cổ học của nghiên cứu (niên đại khảo cổ, phân loại văn hóa, bối cảnh khảo cổ của phát hiện) được cung cấp bởi dự án chung của các nhà  nghiên cứu thuộc một số tổ chức Hungary (Viện khảo cổ học ELTE BTK: Alexandra Anders, Pál Raczky; Bảo tàng Déri: János Dani, Barbara Kolozsi, Emese Gyöngyvér Nagy; Bảo tàng Herman Otto: B. Hellebrandt Magdolna, Horváth Antónia; Viện khảo cổ ELKH BTK: Király Ágnes; Bảo tàng Damjanich János: Kovács Péter; Ásatárs Kft.)
 
Người dịch: Minh Trần
Tài liệu tham khảo
https://phys.org/news/2021-05-non-destructive-archaeogenetic-sampling-method.html