Kameraerne ruller, mens eksperter i gammelt DNA Carsten Pusch og Albert Zink undersøger en række farvede toppe på deres computerskærm. Der er en dramatisk pause. “Min gud!” hvisker Pusch, men ordene er dæmpet af hans kirurgiske maske. Så omfavner de to hinanden og giver hinanden hånden, ledsaget af grin og klapsalver fra deres egyptiske kolleger. De har al mulig ret til at være tilfredse med sig selv. Efter måneders omhyggeligt arbejde har de endelig afsluttet deres analyse af 3.300 år gammelt DNA fra kong Tutankhamons mumie.

Der blev vist i dokumentarfilmen King Tut Unwrapped fra Discovery Channel sidste år og offentliggjort i Journal of the American Medical Association (JAMA)1. Deres analyse – af Tutankhamon og ti af hans slægtninge – var den seneste i en række af undersøgelser, der rapporterer om analyse af DNA fra gamle egyptiske mumier. Arbejdet, der tilsyneladende afslører mumiernes familieforhold og deres sygdomme som tuberkulose og malaria, synes at give en hidtil uset indsigt i de gamle egypteres liv og helbred og indvarsler en ny æra af “molekylær egyptologi”. Bortset fra, at halvdelen af forskerne på området anfægter hvert et ord af det.

Betræder man verdenen af oldtidens egyptiske DNA, bliver man bedt om at vælge mellem to alternative virkeligheder: en, hvor DNA-analyse er rutine, og en, hvor det er umuligt. “Det antikke DNA-felt er fuldstændig delt i to dele”, siger Tom Gilbert, der leder to forskningsgrupper på Center for GeoGenetics i København, et af verdens førende laboratorier for gammelt DNA.

Udviklet til at løse deres uoverensstemmelser, publicerer de to parter i forskellige tidsskrifter, deltager i forskellige konferencer og omtaler hinanden som ‘troende’ og ‘skeptikere’ – når de altså ikke bare ignorerer hinanden. Tutankhamon-undersøgelsen har genoplivet langvarige spændinger mellem de to lejre, idet skeptikerne hævder, at resultaterne i denne undersøgelse, som i de fleste andre, kan forklares med kontaminering. Næste generations sekventeringsteknikker kan imidlertid snart være i stand til at løse splittelsen én gang for alle ved at gøre det lettere at sekventere gammelt, nedbrudt DNA. Men indtil videre, siger Zink, “er det som en religiøs ting. Hvis vores artikler bliver gennemgået af en af de andre grupper, får man revisioner som ‘Jeg tror ikke, at det er muligt’. Det er svært at argumentere imod det.”

Opgang og fald

Uenigheden stammer fra begyndelsen af oldtids-DNA-forskningen. I 1980’erne arbejdede en ung ph.d.-studerende ved navn Svante Pääbo bag ryggen på sin vejleder ved universitetet i Uppsala i Sverige for at hævde, at han havde gjort det, som ingen andre havde troet var muligt: at klone kerne-DNA fra en 2.400 år gammel egyptisk mumie2. Snart gik det op for forskerne, at de kunne bruge en ny teknik kaldet polymerasekædereaktion (PCR) til at forstærke små mængder DNA fra gamle prøver. Der opstod en eksplosion af begejstring, da der blev rapporteret DNA fra en række gamle kilder, herunder insekter bevaret i rav og endda en 80 millioner år gammel dinosaur3.

Mumier fundet i kong Tutankhamons grav er i centrum for en strid om DNA-analyser.B. IVERSON & B. QUILLICCI

Så kom faldet. Det viste sig, at PCR, der er modtagelig over for forurening i bedste fald, er særlig risikabelt, når man arbejder med små mængder gammelt, opsplittet DNA. Blot et spor af moderne DNA – f.eks. fra en arkæolog, der har håndteret en prøve – kan ødelægge et resultat. Dinosaur-DNA’et tilhørte et moderne menneske, og det samme gjorde Pääbos banebrydende klon. Da forskerne begyndte at tage strenge forholdsregler4, herunder at replikere resultaterne i uafhængige laboratorier, havde forsøg på at udvinde DNA fra egyptiske mumier kun ringe succes5.

Det er ikke overraskende, siger skeptikerne. DNA går i stykker med tiden, og det sker med en hastighed, der stiger med temperaturen. Efter tusindvis af år i Egyptens varme klima, siger de, er det yderst usandsynligt, at mumier indeholder DNA-fragmenter, der er store nok til at blive forstærket ved PCR. “Bevaringen af de fleste egyptiske mumier er helt klart dårlig,” siger Pääbo, der nu arbejder på Max Planck Institute for Evolutionary Anthroplogy i Leipzig og er førende på området. Antik-DNA-forskeren Franco Rollo fra universitetet i Camerino i Italien gik så langt som til at teste, hvor længe mumie-DNA kan overleve. Han undersøgte en række papyrusfragmenter af forskellig alder, der var bevaret under samme forhold som mumierne. Han anslog, at DNA-fragmenter, der er store nok til at blive identificeret ved PCR – omkring 90 basepar lange – ville være forsvundet efter kun omkring 600 år6.

Men i al den tid har rivaliserende forskere offentliggjort en lind strøm af artikler om DNA udvundet fra egyptiske mumier, der er op til 5.000 år gamle. Zink og hans kolleger har testet hundredvis af mumier og hævder at have fundet DNA fra en række bakterier, herunder Mycobacterium tuberculosis, Corynebacterium diphtheriae og Escherichia coli samt de parasitter, der er ansvarlige for malaria og leishmaniasis.

I en højt profileret undersøgelse sidste år rapporterede et hold ledet af mikrobiologen Helen Donoghue fra University College London, at de havde fundet DNA fra M. tuberkulose i Dr. Granville’s mumie7 – opkaldt efter lægen Augustus Granville, der i 1825 var den første person, der obducerede en mumie.

I det mindste i forbindelse med tuberkulose (TB) er Donoghue voldsomt uenig i den opfattelse, at DNA ikke kan overleve i egyptiske mumier. Mycobakterier som M. tuberculosis har cellevægge, der er rige på lipider, som nedbrydes langsomt og beskytter DNA’et, hævder hun. Donoghue hævder, at hun i mange tilfælde har bekræftet tilstedeværelsen af bakterien ved at påvise disse lipider direkte. Hun siger, at de ekstreme foranstaltninger mod kontaminering, som de store laboratorier for gammelt DNA kræver, ikke er lige så afgørende for gammelt mikrobielt DNA som for menneskeligt DNA. Når alt kommer til alt, siger hun, at moderne diagnoselaboratorier rutinemæssigt påviser TB ved hjælp af PCR – hvilket tyder på, at testen ikke er så modtagelig over for forurening, som skeptikerne frygter. Efter Donoghues mening er “nogle af de forholdsregler, de taler om, helt overdrevne i forhold til alle diagnoselaboratorier i landet”.

Skeptikerne er ubevægelige. Uden meget strenge kontroller på plads er det umuligt at vise, at eventuelle mikrobielle sekvenser stammer fra gammelt DNA og ikke fra beslægtede moderne mikrober, siger Gilbert. “Hvordan kan man vide, at man har tuberkulose og ikke en anden bakterie med en lignende DNA-sekvens?” Han og andre kritikere mener, at hele denne forskning er baseret på ønsketænkning.

De to grupper er nu blevet trætte af at diskutere. “Man har stort set klaret det ved at ignorere hinanden,” siger Ian Barnes, der er molekylær palæontolog ved Royal Holloway, University of London, og som arbejder med DNA fra gamle dyr, herunder mammutter. “Der er nok døde ting rundt omkring, man er ikke tvunget til at komme ind på andres område.”

Et kongeligt skænderi

Efter JAMA-undersøgelsen om Tutankhamon og hans familie blev skænderierne imidlertid genoptaget i styrke. Undersøgelser af menneskeligt DNA fra egyptiske mumier er de mest kontroversielle af dem alle. En af grundene er den høje profil, som påstandene har. En anden er, at kontaminering fra moderne menneskeligt DNA er ulideligt vanskelig at påvise, fordi dets genetiske sammensætning er næsten identisk med en menneskelig mumies DNA. Hertil kommer, at den begrænsede adgang til prøver gør det svært at kontrollere alle påstande i et uafhængigt laboratorium. Efter mere end et århundrede, hvor værdifulde artefakter er strømmet ud af landet til museer og private samlinger over hele verden, har de egyptiske myndigheder indført et forbud mod at fjerne arkæologiske prøver fra Egypten. De fleste ikke-egyptiske forskere, der ønsker at studere mumier, er begrænset til museumsudstillinger andre steder.

Arkæolog Zahi Hawass med kong Tut’s bedstemor og en masse presse.A. WAGUIH/REUTERS

Tutankhamon-projektet blev udført af et egyptisk hold, der blev rekrutteret af arkæologen Zahi Hawass, Egyptens øverste embedsmand med ansvar for oldtidsminder. Det var den første antik-DNA-undersøgelse af kongelige mumier, og landet manglede den nødvendige ekspertise. Derfor bad Hawass Zink, en fremtrædende forsker ved EURAC Institute for Mummies and the Iceman i Bolzano, Italien, og Pusch fra universitetet i Tübingen, Tyskland, om at fungere som konsulenter. Parret udformede og overvågede undersøgelsen, herunder opførelsen af to dedikerede laboratorier i Cairo. Laboratorierne blev delvist betalt af Discovery Channel, som filmede projektet.

Forskerne benægter, at tv-inddragelsen satte dem under et overdrevent pres for at producere dramatiske resultater. Men arbejdet for kameraerne gjorde et udfordrende projekt endnu sværere, siger Pusch. “Hver gang de kom ind for at filme, var vi nødt til at lukke laboratoriet i en uge for at gøre rent.” Til sidst blev tv-holdet forvist, og laboratoriescenerne blev rekonstrueret.

I sidste ende så projektet ud til at blive en vild succes, og resultaterne tiltrak sig stor opmærksomhed i pressen. Forskerne hævdede at have påvist DNA fra malariaparasitten Plasmodium falciparum i flere af mumierne, herunder Tutankhamon, hvilket tydede på, at infektionen havde bidraget til deres død. De sagde også, at de havde hentet fragmenter af menneskeligt DNA fra hver af de testede mumier og brugt dataene til at konstruere et stamtræ over fem generationer, fra Tutankhamons oldeforældre til de to små kroppe, der blev fundet i hans grav, og som blev identificeret som hans dødfødte børn.

Hele episoden har kun fået øjenbrynene til at løfte sig i den anden halvdel af samfundet. “Jeg er meget skeptisk,” siger Eske Willerslev, direktør for Center for GeoGenetik i København, som er medforfatter til et brev til JAMA, hvori han anfægter resultaterne8. Hans største bekymring, som deles af andre, var den anvendte DNA-analysemetode. I stedet for at udtrække og sekventere DNA anvendte holdet en teknik kaldet genetisk fingeraftryk, som indebærer måling af størrelsen af de DNA-produkter, der er blevet forstærket ved PCR. Den anvendes sjældent i oldtids-DNA-undersøgelser, siger kritikere, fordi det uden sekvensdata er særligt vanskeligt at udelukke forurening. Og på en velbehandlet mumie som Tutankhamon, siger skeptikerne, kan kontaminering være udbredt.

Stridens knogler

Tutankhamon-holdet foretog mange kontroller, herunder gentagelse af testene af forskellige hold i de to laboratorier og sammenligning af mumiens DNA-fingeraftryk med forskerholdets for at krydstjekke for kontaminering. Zink og Pusch tilføjer, at prøverne blev taget inde fra mumiernes knogler, hvor, siger de, forurenende DNA ikke burde være nået hen.

Zink og Pusch mener, at mumificeringsprocessen beskyttede DNA’et mod nedbrydning i den varme grav ved at fjerne vand, som er nødvendigt for den vigtigste mekanisme for DNA’s nedbrydning, kaldet depurination. Egyptiske balsamører tørrede kroppene med natron, en naturligt forekommende blanding af salte, umiddelbart efter døden. “Egypterne vidste virkelig, hvordan man konserverede et lig”, siger Zink. “De kom meget hurtigt af med vandet.” Tutankhamon blev også smurt ind i balsamerings- og salvningsmaterialer, som menes at indeholde ingredienser som bitumen, planteolier og bivoks, og Pusch mener, at det gav DNA’et yderligere beskyttelse mod vandets skadelige virkninger. Hawass var ikke direkte involveret i DNA-undersøgelsen, men han står ved holdets konklusioner og siger, at DNA’et i de egyptiske mumier synes at være velbevaret.

“Der er en række ting, der er rigtige i artiklen”, siger David Lambert, der er forsker i gammelt DNA og evolutionsbiolog ved Griffith University i Nathan i Queensland. Lambert påpeger, at Tutankhamon-holdet ikke var i stand til at amplificere Y-kromosommarkører fra de kvindelige mumier, hvilket taler imod kontaminering fra moderne arkæologer, som generelt er mænd. I et upubliceret arbejde siger han, at han har forstærket DNA fra mumificerede ibiser, som var en hellig fugl i det gamle Egypten. “Vi er sikre på, at traditionelle PCR-metoder fungerer med noget af det materiale, vi har fået,” siger han.

De små lig, der blev begravet sammen med Tutankhamon, menes at være hans dødfødte børn.B. IVERSON & B. QUILICI

Skeptikere tvivler dog på, at der var tilstrækkeligt med DNA tilbage i Tutankhamon til, at resultatet er reelt. De siger, at et mumificeret lig hurtigt ville suge al den fugt, der er til rådighed i atmosfæren, op, især i de porøse knogler. Da den britiske arkæolog Howard Carter første gang åbnede Tutankhamons kister i 1925, rapporterede han, at de var blevet beskadiget af fugtighed. Men det er vanskeligt for andre at gentage DNA-arbejdet uden tilladelse til at få adgang til prøverne.

Tutankhamon-undersøgelsen har efterladt feltet mere splittet end nogensinde før, med tydelig frustration på begge sider. “Jeg forstår ikke folks hårdhed,” siger Pusch. “Dette er pionerarbejde.” Han og Zink siger, at de er i gang med at sekventere DNA fra mitokondrier og Y-kromosomer fra mumierne og planlægger at offentliggøre disse resultater i år.

Men nu, efter års konflikt, er fremskridt inden for sekventeringsteknologi ved at ændre spillet. De nyeste teknikker kan læse meget kortere fragmenter – nemt ned til de 30 basepar, der kan findes i en 2.000 år gammel egyptisk mumie. “Det skubber overlevelsestiden meget langt tilbage”, siger Gilbert. “Ting, som vi tidligere har afskrevet, kan vi nu få genomer på.” Og det afgørende er, at teknikkenes hurtighed gør det meget lettere at sekventere en prøve flere gange og at udelukke kontaminering ved at kontrollere for skademønstre, der er karakteristiske for gammelt DNA.

Sidste år gjorde disse teknikker det muligt for Willerslev, Gilbert og deres kolleger at offentliggøre den fulde genomsekvens af en ca. 4.000 år gammel palæo-eskimo fra Grønland9. Inden for få uger offentliggjorde hold under ledelse af Pääbo genomet af en 38.000 år gammel neandertaler10 og en hidtil ukendt hominin fra det sydlige Sibirien11. I mellemtiden er Zinks hold på nippet til at offentliggøre genomet af Ötzi the Iceman.

Alle disse eksemplarer blev opbevaret i kulden – men Willerslev bruger allerede næste generations teknikker til at udtrække DNA fra forskellige sydamerikanske mumier, hvoraf nogle er blevet opbevaret under varmere forhold. “Nogle af dem virker helt sikkert”, siger han. Men han tilføjer, at han finder enorme variationer i forhold til, om prøverne giver DNA – en mulig årsag til, at de egyptiske mumier har givet så modstridende resultater. Nu hvor omkostningerne til sekventering falder kraftigt, står forskerne i kø for at prøve teknikkerne på egyptiske mumier.

Zink og Pusch er nu i gang med at forhandle den komplekse politiske vej til at anvende næste generations teknikker på Tutankhamon og hans slægtninge. “Vi ville elske at gøre det,” siger Zink. “Det ville absolut give mening. Problemet er at gøre det i Egypten.” Da ingen prøver må sendes ud af landet, ville de være nødt til at tage sekventeringsmaskinerne med til Cairo, hvilket er et dyrt forslag. Og der er bekymring for, siger Zink, at et sådant arbejde kan give politisk følsomme oplysninger om faraonernes genetiske oprindelse, og om nogen af deres efterkommere er i live i dag. “Det går lige ind i deres historie.”

Zink er dog optimistisk med hensyn til, at næste generations sekventering vil bidrage til at bringe det splittede område sammen igen. “Jeg tror virkelig, at det er på tide at samle de forskellige sider og holde op med at skændes om hinandens arbejde”, siger han. “Med næste generations sekventering kan folk ikke bare sige: ‘Jeg kan ikke lide det’. Folk er nødt til at diskutere arbejdet på baggrund af selve dataene.” Willerslev er enig og tilbyder en sjælden olivengren. “Jeg tror, at vi vil opdage, at de troende har været for ukritiske,” siger han. “Men skeptikerne har nok været for konservative.”

Jo Marchant er forfatter til Decoding the Heavens (Afkodning af himlen): Solving the Mystery of the World’s First Computer.

• 1. Hawass, Z. et al. J. Am. Med. Assoc. 303, 638-647 (2010). | Artikel | ISI | ChemPort |
  3. Pääbo, S. Nature 314, 644-645 (1985). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  4. Woodward, S. R., Weyand, N. J. & Bunnell, M. Science 266, 1229-1232 (1994). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  5. Cooper, A. & Poinar, H. Science 289, 1139 (2000). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  6. Krings, M. et al. Am. J. Hum. Genet. 64, 1166-1176 (1999). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  7. Marota, I., Basile, C., Ubaldi, M. & Rollo, F. Am. J. Phys. Anthropol. 117, 310-318 (2002). | Artikel | PubMed | ISI |
  9. Donoghue, H. D. et al. Proc. R. Soc. B 277, 51-56 (2010). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  11. Lorenzen, E. D. & Willerslev, E. J. Am. Med. Assoc. 303, 2471 (2010). | Artikel | ISI | ChemPort |
  12. Rasmussen, M. et al. Nature 463, 757-762 (2010). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  14. Green, R. E. et al. Science 328, 710-722 (2010). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  16. Reich, D. et al. Nature 468, 1053-1060 (2010). | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |