Po co komu antyczny DNA?

Utworzono: sobota, 20 marzec 2021 Anna Leszkowska Drukuj E-mail

Z pamiętnika Fulbrightera (2)

 

Stojak 2 1Do życia w cieplejszym niż w Polsce klimacie można się bardzo szybko przyzwyczaić. Na pewno wielu z nas Kalifornię widzi jako miejsce bardzo egzotyczne, tropikalne wręcz. W rzeczywistości w Santa Cruz, które zalicza się do Kalifornii Północnej raczej były temperatury wiosenne. W lutym i marcu bardzo często świeciło mocne słońce, ale ciepło było tylko w dzień (około 13-19°C), w nocy natomiast trzeba było się naprawdę ciepło ubierać (około 3-9°C). Czekałam na upały, które miały niedługo nadejść, ale ostrzegano mnie, że nocą i tak nadal będzie chłodno, nawet w środku lata, a woda w Oceanie Spokojnym zawsze jest zimna, ze względu na prąd północnopacyficzny (nazywany inaczej Prądem Alaski).

Pandemia nadal nie odpuszcza. Codziennie, przed przyjściem do laboratorium muszę wypełniać ankietę, w której jest pytanie o to, czy w ciągu ostatnich godzin miałam jakiekolwiek objawy chorobowe i kontakt z osobą chorą, czy byłam narażona na potencjalnie niebezpieczne warunki (duże zgromadzenia nieznanych mi osób, niedawne podróże) oraz jaki był mój wynik testu (testowana jestem co 7-10 dni). Dopiero wtedy uzyskuję pozwolenie na pracę na terenie kampusu danego dnia, co jest także uwidocznione w systemie.

Testy na obecność covid-19 są bardzo szybkie i nie tak nieprzyjemne jak ten, który musiałam wykonać przed wyjazdem do USA (pobranie materiału z nosogardzieli). Zapisuję się na konkretną datę i godzinę, jadę do punktu poboru materiału, gdzie skanuję otrzymany podczas umawiania wizyty barkod. Następnie dostaję do ręki wymazówkę, którą sama pobieram sobie materiał z obu nozdrzy. Jak? Wymazówkę wkłada się płytko, około 2 cm i następnie porusza się nią przez 15 sekund w każdej dziurce (osoba nadzorująca mierzy czas stoperem) i następnie samodzielnie przenosi się pobrany materiał do buforu (zanurzając w nim wymazówkę na kolejne 30 sekund). Gotowe! Wynik pojawia się na moim koncie pracownika w ciągu 2-3 dni.

Ameryka i covid

To, co mnie zaskoczyło, ale i bardzo spodobało, to sposób szczepienia na covid-19. Ludzi szczepi się w… dużych supermarketach, gdzie znajdują się punkty farmaceutyczne. Tam ustawione jest małe stanowisko - krzesełko, parawanik i farmaceuta ze strzykawką. W USA idzie się na codzienne zakupy i przy okazji można szybciutko się zaszczepić.

Amerykanie bardzo liczyli na szczepionkę - wierzyli, że pomoże im wrócić do normalności. W USA prawie nie odczuwam, że trwa pandemia, choć ludzie traktują zagrożenie bardzo poważnie. Wszyscy noszą maseczki (poprawnie!) i trzymają dystans, są bardzo zdyscyplinowani. Maseczki obowiązkowe są w pomieszczeniach zamkniętych i wszędzie tam, gdzie jest dużo ludzi, czyli m. in. w sklepach, na stacjach benzynowych, w muzeach, w restauracjach. Na ulicy można chodzić bez maseczki, ale należy zachować dystans społeczny.

Wszystkie biznesy są otwarte i pracują – do niektórych trzeba umówić się telefonicznie, w przypadku restauracji można zjeść w ogródku lub kupić posiłki na wynos. Ogródki są zawsze pełne i personel restauracji ma ręce pełne roboty. Urzędy obsługują petentów online lub umawiają wizyty. W sklepach są wyznaczone osoby, które liczą ile osób weszło do środka, a w międzyczasie dezynfekują koszyki i sklepowe wózki.

W USA te wszystkie zalecenia działają, bo Amerykanie mają i zawsze mieli bardzo duże poczucie sprawczości, tego, że należą do jednej grupy i że mają realny wpływ na sytuację w kraju. Oni z zasady nigdy nie siedzą sobie na plecach w kolejce w sklepie. Zauważyłam też, że prawie nikt nie pali tutaj papierosów na ulicy, publiczne palenie nie tylko nie jest w modzie (jak w Europie), ale uchodzi nawet za faux pas.
Podróże na terenie USA nie są zabronione, ale zalecana jest dziesięciodniowa samoizolacja. Nie jest to jednak całkowity zakaz wychodzenia z domu, tylko zalecenie unikania kontaktów z ludźmi i stosowania środków ochrony osobistej w przestrzeni publicznej, na przykład podczas zakupów. Oczywiście w każdym stanie restrykcje i zalecenia nieco się różnią. Kalifornia była jednym z najbardziej dotkniętych epidemią stanów, a nadal żyło i żyje się tutaj mniej nerwowo niż w Polsce.

Pożytek z zebry kwagga

W laboratorium uczę się jak pracować z antycznym (czyli bardzo, bardzo starym) DNA. W 1984 roku udało się wyizolować i zsekwencjonować krótkie fragmenty DNA (229 par zasad) z wysuszonej tkanki mięśniowej pobranej z osobnika muzealnego zebry kwagga, która wymarła na początku XX wieku. To wydarzenie uznaje się za początek badań z wykorzystaniem antycznego DNA (aDNA).
Kilkadziesiąt lat później, gdy opracowano coraz lepsze techniki pracy z aDNA, udaje się uzyskać informację genetyczną z naprawdę starych prób, liczących nawet 780 tysięcy lat (publikacja w Nature z 2013 roku, genom konia)!

W styczniu 2021 roku opublikowano genom z jeszcze starszego osobnika – mamuta sprzed ponad miliona lat (wśród autorów oczywiście była Beth Shapiro i członkowie jej zespołu)! Dziś wiele wymarłych gatunków ma już zsekwencjonowane całe genomy – mamut włochaty (Mammuthus primigenius) czy niedźwiedź jaskiniowy (Ursus spelaeus), a także udało się uzyskać genomy ludzi z różnych populacji, na przykład Wikingów. Dzięki aDNA możemy poznać procesy ewolucyjne czy zmienność genetyczną obecną nie tylko w tym krótkim wycinku czasu, w którym żyjemy, ale dosłownie możemy cofnąć się do przeszłości i śledzić jak przodkowie ludzi, zwierząt i roślin się rozwijali, upadali i odradzali na nowo w odpowiedzi na różne wydarzenia i zmiany klimatu.paleogenomics lab   2 1

To przy użyciu aDNA udało się zidentyfikować nowe gałęzie w drzewie genealogicznym ludzi, na przykład Denisowian, bliskich kuzynów Neandertalczyków. Dzięki aDNA dowiadujemy się jak przebiegało udomowienie czy przejście z łowiectwa i zbieractwa do rewolucji neolitycznej i osiadłego trybu życia.
Badanie domestykacji pokazuje jak powstawały choroby odzwierzęce, grupy krwi i jak rozpowszechniały się na świecie choroby zakaźne. Badania te prowadzone są w oparciu o analizę różnego materiału paleontologicznego i archeologicznego: skamieniałych kości czy odchodów (koprolitów), kamienia nazębnego i zawartości żołądków, skorup mięczaków czy osadów (tutaj dodatkowo sprawdza się barcoding DNA, czyli identyfikowanie gatunków poprzez analizę krótkich odcinków DNA, tak zwanych „kodów kreskowych DNA”).

Kto skąd pochodzi?

Pierwszy antyczny ludzki genom został zsekwencjonowany w 2010 roku z włosa mężczyzny zamieszkującego Grenlandię około 4 tysiące lat temu. Zaraz po nim opublikowano pierwsze wyniki z sekwencjonowania genomów Neandertalczyka i Denisowian. Genomy te ujawniły, że pomiędzy różnymi liniami hominidów dochodziło do wymiany genów: Neandertalczycy mieli pochodzenie pozaafrykańskie i ich geny nadal obecne są w dzisiejszych populacjach ludzkich, podczas gdy współcześni mieszkańcy Australii, Nowej Zelandii i Oceanii posiadają w swoich genomach domieszkę genów Denisowian.

Antyczny DNA ujawnił także, że zróżnicowanie współczesnej populacji Europejczyków wynika z wymieszania się trzech komponentów genetycznych: pozostałości po wczesnych łowcach i zbieraczach, genów farmerów z Azji Mniejszej (z Anatolii) sprzed około 9 tysięcy lat (którzy przy okazji przynieśli także do Europy udomowione gatunki roślin i zwierząt) oraz wariantów pozostałych po migracji pasterzy ze stepów Kazachstanu około 5 tysięcy lat temu. Podejrzewa się, że to ci ostatni przynieśli na tereny Europy język praindoeuropejski. Następnie doszło do ekspansji kultury pucharów dzwonowatych w kierunku zachodnim, co doprowadziło do niemal całkowitej zmiany puli genetycznej populacji zamieszkujących Brytanię.

W Azji historia populacji ludzkiej wyglądała inaczej, pomimo zaistnienia bardzo podobnych wydarzeń. Początkowo również zamieszkiwana była przez łowców-zbieraczy, którzy przy okazji byli jednymi z pierwszych, którzy udomowili konie i którzy genetycznie są związani ze współczesnymi rdzennymi mieszkańcami Ameryk. Do Azji jednak nie dotarła neolityzacja z Anatolii, ale ludy z Kazachstanu już tak. W wyniku nieustających przemarszów ludów z różnych kierunków (zarówno z Bliskiego Wschodu, jak i z północy i wschodu Azji), ludy pochodzenia indo-irańskiego zostały zastąpione wariantami genetycznymi ludów tureckich i mongolskich.

W dobie pandemii interesująca jest także historia podobnych zdarzeń w przeszłości. Antyczny DNA dostarcza nowych informacji o zdrowiu ludzi starożytnych, zmian w ich diecie i występowania chorób/patogenów. Na przykład analiza szczątków ofiar plagi Justyniana oraz czarnej śmierci w średniowieczu wykazała, że faktycznie obie epidemie wywołała ta sama bakteria, Yersinia pestis. Co ciekawe, dżuma okazuje się być dużo starsza niż sądzono! Wymarłe szczepy Y. pestis zostały odnalezione w ludzkich szczątkach z okresu późnego neolitu czy epoki brązu.Analiza szczepów z różnych czasów pokazuje ewolucję i zmiany w genomie bakterii, które wpływały na zaraźliwość i nabywanie przez nie nowych zdolności, takich jak na przykład przenoszenie bakterii przez pchły.
Badania nad prątkiem gruźlicy (Mycobacterium tuberculosis) wykazały z kolei, że ta bakteria wyewoluowała raczej dość niedawno, około 3-6 tysięcy lat temu. Okazuje się także, że w południowej Ameryce ludzie mieli z nią do czynienia zanim dotarli na te tereny Europejczycy. Była to M. pinnipedi, najprawdopodobniej przeniesiona na ludzi z lwów morskich i fok, spożywanych regularnie.

Antyczny DNA ma zatem olbrzymi potencjał i warto było nauczyć się z nim pracować.
Joanna Stojak

Odsłony: 270
Our website is protected by DMC Firewall!