26. september 2019

Ny metode springer tidsgrænse: Genetisk information udledt af 1,77 millioner år gammel tand fra forhistorisk næsehorn

En analyse af en tand fra et næsten to millioner år gammelt forhistorisk næsehorn er baseret på ny molekylær metode til for første gang at undersøge fossile arter, der går flere millioner af år tilbage i tiden. Metoden er et banebrydende skridt i retning mod mere præcis kortlægning af evolutionshistorien, og bag studiet står et internationalt hold af forskere fra blandt andet det tidligere DG-center Center for GeoGenetik ved Københavns Universitet, og DG har derfor støttet forskningen. Studiet er for nylig offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature.

Kranie fra et det forhistoriske næsehorn (stephanorhinus) fra Dmanisi.
Kranie fra et forhistorisk næsehorn (stephanorhinus) fra Dmanisi. Foto: Mirian Kiladze, Georgian National Museum.

Det er lykkedes et dansk-ledet internationalt forskerhold at identificere et komplet sæt proteiner, også kaldet et proteom, som stammer fra et uddødt næsehorn, der levede i Eurasien for 1,77 millioner år siden under den såkaldte pleistocæne periode.

Det er det største genetiske datasæt af så høj en alder, der nogensinde er identificeret, og den genetiske information er én million år ældre end det hidtil ældste DNA, der er sekventeret fra en 700.000 år gammel hest.

”Vi har været i stand til at finde en måde til at indhente genetisk information, der er mere illustrativ og pålidelig end nogen anden kilde af sammenlignelig alder, og dét fra materiale, som der er rigeligt af i fossile registreringer. Det betyder, at denne metode har et stort potentiale,” fortæller førsteforfatter på studiet, professor Enrico Cappellini, der er lektor i palæoproteomik ved Københavns Universitet.

Resultatet er blevet til ved med en ny metode at sekventere de forhistoriske proteiner ved hjælp af analyse-teknologien kaldet massespektrometri. Bag metoden og studiet står et forskerhold, der udover Cappellini tæller forskere fra Center for GeoGenetik (CGG), der blev oprettet med bevilling fra DG og var støttet af fonden et årti frem til juni i år.

Forskerholdet udledte proteinerne af tandemaljen fra næsehornets ene tand, der blev fundet i Dmanisi, Georgien. Ved at benytte massespektrometri til proteinsekventeringen kunne forskerne udlede genetisk information, der tidligere ikke har været muligt gennem almindelige DNA-sekventering.

”I 20 år er forhistorisk DNA blevet brugt til at opklare spørgsmål omkring uddøde arters evolution, adaption og menneskelig migration, men det har sine begrænsninger. For første gang har vi været i stand til at indhente forhistorisk genetisk information, der giver os mulighed for at rekonstruere evolutionen langt ud over den sædvanlige tidsgrænse for DNA-konservering,” siger professor Cappellini.

Tandemalje er det hårdeste materiale på tandens overflade, og den hårdeste substans på både menneskets og andre pattedyrs krop. I analysen af tanden fra det forhistoriske næsehorn fandt forskerne, at det sæt proteiner, tandemaljen indeholdt, er mere holdbart end DNA og genetisk mere informativt end kollagen, som er det eneste andet forhistoriske protein, der hidtil er hentet fra fossiler, der er over en million år gamle.

”Med den nye, proteinsekvensbaserede metode er mulighederne for at opnå genetisk information udvidet langt ud over forhistorisk DNA,” forklarer professor og medforfatter bag studiet, Jesper Velgaard Olsen. Han uddyber:

”Grundlæggende kan denne metode ikke blot fortælle os arten og kønnet af et forhistorisk fossil, men den tillader os også at trække en evolutionær linje – alt sammen fra en enkelt tand,” siger han.

”Der er masser af tandemalje, og det er meget holdbart. Derfor stammer en stor andel af de fossile registreringer netop fra tænder,” tilføjer Cappellini.

Startskud til nyt kapitel

Da den nye metode gør det muligt at indhente pålidelig og fremragende genetisk information fra fossiler, der ikke alene er tusinder, men nu millioner år gamle, markerer den samtidig starten på et nyt kapitel indenfor studiet af molekylær evolution.

”Denne nye analyse af forhistoriske proteiner fra tandemalje er startskuddet til et spændende nyt kapitel i studiet af molekylær evolution,” siger professor Cappellini.

Med metoden er det forskernes håb også at kunne anvende den forhistoriske proteinsekventering til studiet af uddøde menneskearter, hvis genetiske rester indtil nu har været udfordret af at være for dårligt konserverede, til at forskerne har kunnet udlede nok DNA.

”Der er uddøde arter af tidlige mennesker, som vi ikke har været i stand til at opnå noget DNA fra – arter såsom Homo Erectus. De rester, vi har, er for gamle og for dårligt konserverede til, at DNA’et kan overleve. Denne forskning ændrer spillereglerne fuldstændigt, og der åbner sig en masse muligheder for yderligere evolutionære undersøgelser i relation til både mennesker og pattedyr. Det vil revolutionere metoderne til at undersøge evolutionen, baseret på molekylære markører, og det åbner for et helt nyt område inden for forhistoriske molekylærstudier,” fortæller professor og leder af det tidligere DG-center Center for GeoGenetics, Eske Willerslev.

 

Læs den videnskabelige artikel om forskernes nye metode til genetisk rekonstruktion i Nature her

Mere information om forskernes nye metode samt studiet af det forhistoriske næsehorn kan findes i en pressemeddelelse fra Københavns Universitet her

Tilmeld dig vores nyhedsbrev