Geochemische Verbesserung der alten DNA aus Sedimenten

Ancient DNA (aDNA) bietet ein Archiv der menschlichen Evolution von bisher unerreichter Genauigkeit. Das Feld hat das komplizierte Netz von Interaktionen zwischen alten menschlichen Populationen aufgeklärt und Kreuzungsereignisse mit Neandertalern und Denisovanern gezeigt, die die genetische Landschaft des modernen Menschen geformt haben. Diese Erkenntnisse erneuern unser Verständnis der menschlichen Evolution und geben Aufschluss über Migrationsmuster in alten Landschaften. Jüngste Fortschritte bei der Probenvorbereitung und DNA-Gewinnung haben die Isolierung und Analyse alter menschlicher und tierischer DNA direkt aus Sedimenten ermöglicht. Die aDNA aus Sedimenten (sedaDNA) birgt ein enormes Potenzial, unsere Möglichkeiten zum Nachweis früher Menschen und Tiere in einem breiteren Spektrum archäologischer Stätten erheblich zu erweitern und sich von den Beschränkungen zu befreien, die sich aus der Knappheit gut erhaltener und wertvoller Knochenfragmente für die aDNA-Gewinnung ergeben. Die für ancient DNA spezifischen Nasslaborprotokolle haben die Menge der isolierten und extrahierten DNA verbessert. Diese Methoden wurden jedoch für Knochen/Zähne und nicht für SedaDNA entwickelt. Das Projekt zielt darauf ab, Herausforderungen, die sich bei der Anwendung der Methode auf SedaDNA stellen, anzugehen und zu überwinden. Unser interdisziplinäres Team wird unsere frühere erfolgreiche methodische Entwicklung zur Verbesserung der DNA-Ausbeute aus Knochen in Sedimenten in einem neuartigen Ansatz nutzen, der auch darauf abzielt, die Inhibitionsmuster sowohl der organischen als auch der anorganischen Sedimentphasen zu bestimmen und die Quellen von aDNA in Sedimenten zu ermitteln. Der Ansatz würde auch die Ausbeute an aDNA aus Proben erhöhen, die bisher die Qualitäts- und Quantitätsschwellen nicht erreichten, wodurch sich die Erfolgsquoten verbessern und der potenzielle Pool an Sedimenten, aus denen aDNA gewonnen werden kann, erheblich erweitert wird. Eine Schlüsselinnovation ist die Entwicklung maßgeschneiderter Dichteseparationstechniken zur Steigerung der aDNA-Ausbeute und Überwindung herkömmlicher Extraktionsprobleme. Wir bewerten die inhibitorische Wirkung von Sedimentsubstanzen, quantifizieren moderne DNA-Kontamination, optimieren die Partikeldesaggregation und testen extraktionsoptimierte geochemische Bedingungen.. Wir konzentrieren uns auf die komplexen Beziehungen zwischen aDNA und ihren mineralogischen Wirtsphasen und wollen damit neue Dimensionen der paläogenomischen Forschung erschließen und Lücken schließen, die herkömmliche Methoden hinterlassen. Techniken, die auf unseren geochemischen und aDNA-Analysen beruhen (MINERVA-Projekt), könnten die Effizienz der aDNA-Gewinnung erheblich verbessern und als Modell für zukünftige archäologische und paläogenomische Studien dienen.