Inicjatorem spotkania był prof. Arkadiusz Marciniak z Instytutu Prahistorii UAM.

Pierwsze wystąpienie na temat izotopów tlenu i strontu stosowanych na potrzeby badań archeologicznych wygłosił dr hab. Krzysztof Szostek z Zakładu Antropologii Instytutu Zoologii Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie.

Naukowiec nakreślił podstawy metodyczne związane z analizami chemicznymi stosowanymi w badaniach izotopowych. Wyjaśniał, że efekt końcowy poznania izotopowego to proces skomplikowany, kosztowny i długi. Do badań wybiera się trwałe izotopy skrajne pod względem występowania w przyrodzie – te, które występują w największym natężeniu. Podstawą metody jest zróżnicowanie występowania w przyrodzie izotopów strontu i tlenu.

\"To zróżnicowanie jest dobrze zmapowanie na świecie, niestety nie w Polsce, co powoduje pewne trudności w badaniach na potrzeby archeologii\" – mówił badacz.

Stront pochodzi z geosfery – jest wychwytywany ze skał macierzystych przez rośliny, następnie przez zwierzęta. Widoczne jest frakcjonowanie pierwiastkowe – stront zmniejsza swoją ilość w łańcuchach pokarmowych, natomiast nie zachodzi frakcjonowanie izotopów, więc stosunek izotopowy zawsze pozostaje taki sam w takim samym środowisku życia.

„To jest o tyle ważne, że w momencie, gdy człowiek rodzi się w danym miejscu i niezależnie od tego, czy je rośliny czy mięso, to jest mapą, obrazem tego środowiska, w którym żyje. Porównując dane pozyskane ze środowiska i ze szczątków ludzkich można odpowiedzieć czy osobnik jest podobny do otoczenia czy różny” – mówił.

Antropolog przekonywał, że badania izotopów pomagają ustalić pochodzenie dawnych populacji ludzkich. Jednak badane pod tym kątem kości odzwierciedlają tylko fragment życia osobnika. W przypadku kości – jest to ostatnie 10 lat życia. Dodatkowe dane można uzyskać badając izotopy zgromadzone w zębach – kilka etapów aż do 20. roku życia.

Podstawowym problemem w badaniach izotopowych w Polsce jest brak tła – czyli brak mapy izotopowej całego kraju. Dlatego pojedyncze próbki pobrane z materiału pozyskanego w czasie wykopalisk trudno jest osadzić w kontekście i wyciągnąć szersze wnioski.

Do takich porównań dobre są próbki ze zwierząt, które nie przemieszczają się na duże odległości, np. ślimaków. „Mamy wtedy pewność, że pochodzą z tego środowiska, okolicy, co może być dobrym punktem odniesienia przy badaniach szczątków ludzkich” – mówił prof. Szostek.

Naukowiec zaprezentował kilka praktycznych zastosowań metody. Pierwsza to analiza szkieletu pochodzącego z cmentarzyska społeczności kultury ceramiki sznurowej sprzed 4500 tysiąca lat z okolic Pińczowa. Badacz przeanalizował dla porównania również znalezioną w pobliżu kość jelenia. W oparciu o te dane prof. Szostek spróbował dokonać rekonstrukcji mobilności zmarłego w wieku ok. 45 lat mężczyzny. Okazało się, że poziom izotopowy szczątków jelenia był niższy niż człowieka.

„Być może osobnik urodził się w tym samym miejscu, co zmarł, ale w międzyczasie przemieszczał się po większym terenie. Moim zdaniem analizy wskazują, że nie przybył tutaj z zewnątrz” – przekonywał. Podobne badania izotopowe populacji przedlokacyjnych mieszkańców Krakowa przeprowadziła również, wspomniana w czasie wykładu dr Beata Stepańczak. Na podstawie analiz zębiny i kości udowych naukowcy udowodnili, że część pochowanych na badanym cmentarzysku w Krakowie nie była jego rodowitymi mieszkańcami, tylko przybyli z zewnątrz. Skąd? Tego nie wiadomo, gdyż brak jest większej liczby próbek z Małopolski.

„Od dwóch dekad w literaturze bioarcheologicznej pojawiają się próby odpowiedzi na podobne pytania: skąd pochodzimy, jakie są szlaki wędrówek, co ówcześni jedli i pili. To pytanie proste, ale odpowiedź na nie nadal nastręcza trudności” – wyjaśniał prof. Szostek.

Drugie wystąpienie pt. „Archeologia biomolekularna: zastosowania i aspekty metodyczne analiz kopalnego DNA\" wygłosiła mgr Anna Juras z Zakładu Biologii Ewolucyjnej Człowieka Instytutu Antropologii Wydziału Biologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Badaczka nakreśliła na wstępie podstawowe informacje na temat DNA, wyjaśniła, gdzie umiejscowione jest w komórce. „DNA składa się z nukleotydów; kolejność ułożenia czterech rodzajów nukleotydów definiuje łańcuch DNA, który jest nośnikiem informacji genetycznej” – mówiła.

Jednak, jak wyjaśniała biolog, w przypadku analiz na potrzeby archeologii mamy do czynienia wyłącznie z kopalnym DNA (aDNA), który w przeciwieństwie do współczesnego jest trudniejszy w badaniach chociażby ze względu na fragmentacje i uszkodzenia oraz dużą podatność na zanieczyszczenia „współczesnym DNA”. To głównie czynniki środowiska takie jak woda, tlen czy wysoka temperatura uszkadzają i degradują DNA. Za to korzystnie na jakość DNA wpływa niska temperatura.

„Znamy przykłady dobrze zachowanego aDNA owadów i roślin sprzed 450-800 tys. lat wydobytych z wiecznej zmarzliny na Grenlandii czy też datowane na 400 tys. lat szczątki niedźwiedzi z jaskini Atapuerca w Hiszpanii. Naukowcy potrafią pozyskiwać aDNA z wielu źródeł takich jak zęby, kości, włosy czy koprolity (skamieniałe odchody)” – przekonywała.

Badaczka instruowała archeologów, w jaki sposób należy pobierać próby dla laboratorium. Powinny robić to osoby przeszkolone, ubrane w kombinezon, maseczkę i jednorazowe rękawice, zmieniane po każdej pobranej próbie. Próby przeznaczone do badań DNA powinny być przechowywane w temperaturze minus 20 lub nawet minus 80 stopni st. C , w celu zabezpieczenia materiału genetycznego przed dalszą degradacją, a jeśli nie ma takiej możliwości, to powinny być przechowywane przynajmniej w chłodnym i suchym miejscu.

Kolejnym etapem badań jest oczyszczanie materiałów kostnych (przykładowo kwasem solnym) już w specjalistycznym laboratorium przeznaczonym tylko do pracy z kopalnym DNA.

„W laboratorium używamy precyzyjnych narzędzi. Zęby są nawiercane od strony korzenia w celu uzyskania proszku do izolacji DNA. Z wyjątkiem małego otworu od korzenia, ząb w większości przypadków pozostaje nienaruszony” – wyjaśniała biolog.

Do proszku zębnego dodawany jest tzw. bufor ekstrakcyjny, którego celem jest uwolnienie DNA z komórek kostnych. Następnie DNA zatęża się na specjalnych filtrach i oczyszcza. W ten sposób uzyskany materiał genetyczny, można przechowywać w stanie zamrożonym przez wiele lat. W kolejnych etapach analiz można namnażać określone fragmenty DNA, np. mitochondrialnego czy chromosomu Y i poddawać je sekwencjonowaniu.

„Wynikiem jest ciąg nukleotydów DNA, czyli tzw. sekwencja DNA” – mówiła Juras.

Badania markerów genetycznych pozwalają śledzić między innymi migracje populacji ludzkich, określać pokrewieństwo między osobnikami czy też oznaczać płeć. Analizy aDNA wykorzystywane są nie tylko w antropologii molekularnej, ale także w paleozoologii, paleobotanice, czy paleoepidemiologii.

Jednak podobnie jak w przypadku badań izotopowych brak jest materiałów porównawczych, a próbki aDNA z terenu Polski są nadal rzadkością. Dlatego w czasie żywej dyskusji po referatach archeolodzy i biolodzy zauważyli ten problem i zastanawiali nad jego systemowym rozwiązaniem.

PAP – Nauka w Polsce, Szymon Zdziebłowski

szz/ zan/ agt/