Genetix w służbie archeo

0
1398

Dlaczego to niełatwe?

Problemem, który poważnie ogranicza wykorzystanie technik analizy genetycznej w medycynie sądowej, ale zwłaszcza w archeologii i antropologii, jest stabilność DNA. DNA jest kwasem. W środowisku wodnym zakwaszonym w końcu rozpada się nawet bez udziału enzymów. A przecież w komórkach są enzymy zdolne rozcinać i sklejać DNA, niezbędne do procesów życiowych. Gdy te ustają w momencie śmierci, komórka nie jest już zdolna kontrolować owych enzymów i póki nie ulegną one same rozkładowi, będą niszczyły DNA. Podobnie post mortem działają zwykłe enzymy trawienne obecne w układzie pokarmowym. Równie negatywny wpływ ma zwęglenie zwłok. DNA nie jest z tytanu. Mikrosatelitarny DNA służący do analiz pokrewieństw jest dość stabilny podczas rozkładu tkanek. Najdłużej zachowuje się DNA kości. Kilkadziesiąt a nawet kilkaset lat nie jest tu nie do pomyślenia.

Nie zapominajmy o wyizolowaniu DNA z tkanek. Dziś jest to proces znacznie łatwiejszy, niż 30 lat temu, ale nadal nietrywialny. DNA ma pewne właściwości chemiczne zapewniające ,że da się je wyłowić z roztworu dzięki przyłączeniu do substancji działających na DNA, niczym magnes na opiłki żelaza. Trzeba zadbać, by w trakcie izolacji DNA nam się nie rozpadł na zbyt krótkie fragmenciki. Znaleźć igłę w stogu siana jest bowiem łatwiej, niż w górze sieczki. Co więcej, po izolacji nastąpi etap typowania, a to na ogół wymaga zastosowania enzymów, które w próbówce laboratoryjnej będą działać na DNA. Musimy DNA uzyskać zatem w taki sposób, by dodany do roztworu owych enzymów, nie zawierał zanieczyszczeń uniemożliwiających ich pracę. Takim zanieczyszczeniem jest np. obecna w krwi hemoglobina.

Jak to się robi?

Jedne z najciekawszych i najpowszechniej stosowanych dziś metod typowania DNA opierają się na samej strukturze tej cząsteczki. DNA jest dwuniciowy. W podwyższonej temperaturze obie nici ułożone względem siebie komplementarnie (czyli tak, że zawsze  sekwencji naprzeciw A jest T, a naprzeciw G jest C) rozplatają się. Taka odpleciona nić ma wielkie powinowactwo do nici komplementarnej. Wyobraźmy sobie, że jakaś bardzo szczególna – typowa dla danego człowieka,  rodziny czy choroby – sekwencja DNA została oznakowana tak, by świeciła fluorescencyjnie. Nazwijmy ją sondą. Gdy po rozpleceniu spotka sekwencję do siebie komplementarną w badanej próbce, to ja zwiąże i będziemy mogli stwierdzić widząc fluorescencję, że poszukiwana specjalna sekwencja była w próbce. Taka technika nosi nazwę hybrydyzacji.

Zobacz także  Łukasz Maurycy Stanaszek - Wampiry, a sprawa polska

Inne rozwiązanie to wielokrotnie wzmocnić sygnał pochodzący z pojedynczego fragmenciku DNA znajdującego się gdzieś w genomie, np. mikrosatelitarnym DNA. To jakby mieć czarodziejską różdżkę, która zamieni naszą igłę w dziesięć tysięcy igieł zawiązanych w pęczek. Wtedy już i stogu zza igieł nie widać. Technika pozwalająca tak amplifikować sygnał pochodzący z DNA nosi nazwę PCR. Jej odkrywca Kary Mullis dostał Nagrodę Nobla w 1993, bo istotnie całkowicie zrewolucjonizowała ona dzisiejszą medycynę i nauki przyrodnicze. Czarodziejska różdżka jest enzymem powodującym pomnażanie cząsteczek DNA. Aby były one konkretnie wybrane, trzeba znać sekwencję końców poszukiwanego fragmentu – powiedzmy kilkanaście nukleotydów z każdego z brzegów. Ale często różnica jednej pary zasad na końcu tych sekwencji wystarczy, aby produkt reakcji PCR nie powstał wcale. Takie zaś minimalne różnice bardzo często odróżniają jedną rodzinę od innej, czy ludzi blisko spokrewnionych miedzy sobą. Amplifikowany fragment nie może być też zbyt długi. Idealne ok. kilkuset par zasad, a przy wykorzystaniu metod w pełni zautomatyzowanych – kilkudziesięciu par zasad. Oznacza to, że DNA może być mocno zniszczone, czyli pofragmentowane, a ta technika nadal będzie działać. Co więcej, skoro dochodzi do tak wielkiego wzmocnienia sygnału, badana próbka DNA na początku eksperymentu może być naprawdę minimalna. Pikogramy DNA wystarczą, żeby ta technologia działała. Daje się ona połączyć ze znakowaniem fluorescencją. Można tak uzyskane „molekularne” igły dalej ciąć specyficznie na kawałki w celu głębszej analizy.

Dawne metody sekwencjonowania DNA, choć pozwoliły uzyskać  w 2003 roku, po 13 latach międzynarodowych zmagań, pełną sekwencję genomu ludzkiego, dziś należą już do przeszłości. Obecnie  całe fragmenty DNA pozyskanego ze szczątków czy próbek ludzkich mogą być sekwencjonowane automtycznie metodami opartymi o PCR, spektroskopię masową czy na specjalnych mikro-chipach wykonujących setki tysięcy króciutkich pojedynczych hybrydyzacji opisanych dwa akapity wcześniej. Przy użyciu tych i innych technik oraz ich kombinacji, z wykorzystaniem wielu specjalnych enzymów, najczęściej produkowanych przez bakterie, biolodzy molekularni są w stanie ustalić różnicę pomiędzy dwoma spokrewnionymi sekwencjami DNA na poziomie pojedynczej pary zasad na dziesiątki tysięcy (czyli części promila), nawet jeśli DNA pozyskano z mocno rozłożonych ludzkich zwłok czy samych szkieletów w złym stanie zachowania.

Zobacz także  Paweł Sasanka - Gierek, fakty i mity

Podobno powiadali: „zostaną po nich guziki”. No cóż, nie zdołali przewidzieć ani że komunizm nie będzie wieczny, ani że genetyka poczyni takie postępy. Zresztą staliniści nie wierzyli w genetykę – to imperialistyczne oszustwo. Oni wierzyli w Łysenkizm. Dziś to genetyka molekularna dowodzi ich zbrodni. A po Żołnierzach Wyklętych została nieśmiertelna pamięć i te genetyczne odciski palców, które pozwalają ich dzisiaj wreszcie godnie pochować.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here