แหล่งโบราณคดีมักประกอบด้วยสิ่งประดิษฐ์และซากพืชและสัตว์ผสมกัน รวมถึงซากฟอสซิลมนุษย์ซึ่งพบได้เป็นครั้งคราว ทั้งหมดนี้ถูกกักเก็บไว้ในดินเหนียว แต่ทุกวันนี้ เราขุดหาสิ่งอื่นนอกเหนือจากฟอสซิลและสิ่งประดิษฐ์ ตอนนี้เราสามารถค้นหาเบาะแสของอดีตอันลึกล้ำในสิ่งสกปรกที่เราขุดพบ นอกเหนือจากซากพืชและสัตว์แล้ว ตะกอนในแหล่งโบราณคดีอาจมีโมเลกุลดีเอ็นเอโบราณที่สามารถสกัดและใช้เพื่อระบุสายพันธุ์ที่เคยอาศัยอยู่ที่นั่น
กรณีที่ถ้ำเดนิโซวาทางตอนใต้ของไซบีเรีย ที่ซึ่ง “ดีเอ็นเอของตะกอน”
เปิดเผยการมาและการไปของวิวัฒนาการของมนุษย์สองกลุ่มที่สูญพันธุ์ไปแล้วซึ่งเคยอาศัยอยู่ที่นั่น: นีแอนเดอร์ทัลและกลุ่มลึกลับที่ขนานนามว่าเดนิโซแวน
ความก้าวหน้าล่าสุดในสาขาการวิจัยทางพันธุกรรมใหม่นี้มอบโอกาสอันน่าตื่นเต้นในการศึกษาการแพร่กระจายทางภูมิศาสตร์ เวลา และพฤติกรรมของประชากรมนุษย์ในอดีต ความเป็นไปได้ในการได้รับเบาะแสจาก DNA ของตะกอนก็มีความสำคัญเช่นกัน เนื่องจากซากศพของมนุษย์ (กระดูกและฟัน) ไม่ค่อยได้รับการเก็บรักษาไว้ในแหล่งโบราณคดี
งานวิจัยใหม่ของเราซึ่งตีพิมพ์ใน Proceedings of the National Academy of Sciences เผยให้เห็นว่า DNA ในตะกอนทางโบราณคดีมาจากไหน ในระดับจุลภาค
ร่วมกับเพื่อนร่วมงานจากทั่วโลก เราสกัด DNA โบราณจากกลุ่มตะกอนเรซินที่ยังอยู่ในสภาพสมบูรณ์ ซึ่งเก็บรวบรวมได้ที่แหล่งโบราณคดี 13 แห่งในยุโรป เอเชีย แอฟริกา และอเมริกาเหนือ จากบล็อกเหล่านี้ เราระบุสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลากหลายชนิด รวมทั้งนีแอนเดอร์ทัลในตัวอย่างจากถ้ำเดนิโซวา
เรากู้คืน DNA โบราณจาก 23 บล็อกจาก 47 บล็อกที่วิเคราะห์ รวมถึงตัวอย่างจากรัสเซีย เยอรมนี ฝรั่งเศส และตุรกี แต่ไม่ใช่จากตัวอย่างที่เก็บที่ไซต์ในอิสราเอล โมร็อกโก แอฟริกาใต้ หรือสหรัฐอเมริกา
ผลลัพธ์เหล่านี้สอดคล้องกับรายงานก่อนหน้านี้เกี่ยวกับขีดจำกัดของการเก็บรักษา DNA โบราณในกระดูกและฟัน การอยู่รอดของ DNA ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนของสภาพแวดล้อม รวมถึงอุณหภูมิ ความชื้น และองค์ประกอบของดิน มันมักจะได้รับการเก็บรักษาไว้ในสภาพแวดล้อมที่เย็นและแห้งได้ดีกว่าในทะเลทรายหรือเขตร้อน
แม้ว่า DNA จะสามารถอยู่รอดได้ในตะกอนเป็นเวลาหลายหมื่นปี
ภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวย แต่คำถามที่ยังคงค้างคาอยู่ก็คือว่าโมเลกุลของ DNA เหล่านี้เกิดขึ้นจากที่ใด และไม่ว่าพวกมันจะถูกขนส่งทางน้ำระหว่างชั้นทางโบราณคดีหรือไม่
ในการวิจัยทางโบราณคดี สิ่งสำคัญคือต้องทราบตำแหน่งที่แน่นอนของหลักฐานชิ้นหนึ่งที่พบ ชั้นตะกอนถูกวางทับถมกันเป็นเวลาหลายพันปี ดังนั้นหากโมเลกุลของ DNA พบทางเข้าสู่ชั้นที่เก่ากว่าหรือชั้นที่อายุน้อยกว่า การคาดคะเนอายุของพวกมันอาจเป็นไปได้ว่าอาจใช้เวลาหลายพันปี
การตั้งค่าบันทึกตรง
ในการตรวจสอบว่าโมเลกุลของ DNA สามารถขนส่งทางน้ำจากชั้นทางโบราณคดีหนึ่งไปยังอีกชั้นหนึ่งได้จริงหรือไม่ เราพิจารณาตัวอย่างตะกอนจากถ้ำที่มนุษย์และสัตว์อื่นๆ ครอบครองในอดีต
เราตัดก้อนตะกอนถ้ำที่เปียกด้วยเรซินออกเป็นชิ้นบาง ๆ สำหรับการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์และการวิเคราะห์ทางพันธุกรรม จากสิ่งเหล่านี้ เราประสบความสำเร็จในการสกัด DNA จากบล็อกที่ขุดขึ้นมาเมื่อ 40 ปีที่แล้ว
เดิมทีบล็อกถูกรวบรวมและฝังในเรซินชุบแข็งเพื่อช่วยให้เข้าใจว่าแหล่งโบราณคดีเกิดขึ้นได้อย่างไร แต่ความสามารถที่ค่อนข้างใหม่ของเราในการดึง DNA โบราณจากตัวอย่างเหล่านี้เปิดโอกาสใหม่ในการสำรวจอดีต
บล็อกตะกอนเรซินจากถ้ำเดนิโซวา ภายในบรรจุกระดูก หิน และซากฟอสซิล
เราใช้สว่านเจาะฟันเพื่อเจาะรูเล็กๆ เข้าไปในชิ้นส่วนของตะกอน และได้รับการสนับสนุนให้ค้นพบผงที่ได้ซึ่งมี DNA โบราณอยู่ ดังนั้นเราจึงดูรายละเอียดเกี่ยวกับลักษณะทางจุลทรรศน์เฉพาะที่ยังคงสภาพสมบูรณ์ในบล็อกที่เราตัดเป็นชิ้นๆ และกำหนดเป้าหมายสำหรับการวิเคราะห์ทางพันธุกรรม
ในตัวอย่างของเรา DNA โบราณมีความเข้มข้นใน “ฮอตสปอต” ขนาดมิลลิเมตร โดยทั่วไปแล้วสิ่งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับเศษกระดูกเล็กๆ เช่น ไมโครฟอสซิล หรืออุจจาระที่เป็นฟอสซิล เมื่อเข้าใจมากขึ้นว่า DNA ถูกเก็บรักษาไว้ในตะกอนใดดีขึ้น ตอนนี้เรารู้แล้วว่าลักษณะทางจุลทรรศน์แบบใดที่จะกำหนดเป้าหมายในการศึกษาในอนาคต
ในโลกที่มีโรคระบาด ซึ่งการเข้าถึงแหล่งโบราณคดีอาจมีจำกัด บล็อกตะกอนเหล่านี้อาจนำไปสู่ยุคใหม่ของ “การขุดค้นทางวิทยาศาสตร์” ซึ่งดำเนินการในห้องทดลอง ไม่ใช่ในภาคสนาม
การวิเคราะห์โดยละเอียดของบล็อกตะกอนที่เก็บไว้สามารถลดความจำเป็นในการเดินทางไปยังพื้นที่ห่างไกลได้ เป็นการออกกำลังกายที่มีค่าใช้จ่ายทางการเงินและสิ่งแวดล้อมอยู่แล้ว จึงกลายเป็นความท้าทายมากยิ่งขึ้นในช่วงที่มีโรคระบาดในปัจจุบัน
การระบุที่มาของ DNA ในสิ่งสกปรกทางโบราณคดีจะช่วยให้เราปรับปรุงความเข้าใจนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับไซต์ที่ไม่มีกระดูกและฟันโบราณ
