Kamerat pyörivät, kun muinaisen DNA:n asiantuntijat Carsten Pusch ja Albert Zink tutkivat tietokoneruudullaan värillisten huippujen riviä. Sitten tulee dramaattinen tauko. ”Voi luoja!” Pusch kuiskaa, sanat vaimentaa hänen kirurginen naamarinsa. Sitten he halailevat ja kättelevät toisiaan egyptiläisten kollegoidensa naurun ja suosionosoitusten saattelemana. Heillä on täysi oikeus olla tyytyväisiä itseensä. Kuukausien vaivalloisen työn jälkeen he ovat vihdoin saaneet valmiiksi kuningas Tutankhamonin muumion 3 300 vuotta vanhan DNA:n analyysin.

Tutankhamonin ja kymmenen hänen sukulaisensa DNA:n analyysi esiteltiin Discovery Channelin dokumentissa King Tut Unwrapped viime vuonna, ja se julkaistiin Journal of the American Medical Association (JAMA) -lehdessä1. Työ näyttää paljastavan muumioiden sukulaisuussuhteet sekä heidän sairautensa, kuten tuberkuloosin ja malarian, ja se näyttää tarjoavan ennennäkemätöntä tietoa muinaisten egyptiläisten elämästä ja terveydentilasta, ja se on aloittamassa uutta ”molekyyliegyptologian” aikakautta. Paitsi että puolet alan tutkijoista kyseenalaistaa joka sanan.

Tulet muinaisegyptiläisen DNA:n maailmaan, ja sinua pyydetään valitsemaan kahden vaihtoehtoisen todellisuuden välillä: toisessa DNA-analyysi on rutiinia ja toisessa mahdotonta. ”Muinaisen DNA:n ala on jakautunut täysin kahtia”, sanoo Tom Gilbert, joka johtaa kahta tutkimusryhmää Kööpenhaminassa sijaitsevassa Center for GeoGeneticsissä, joka on yksi maailman johtavista muinaisen DNA:n laboratorioista.

Eivät kykene ratkaisemaan erimielisyyksiään, joten osapuolet julkaisevat eri lehdissä, osallistuvat eri konferensseihin ja kutsuvat toisiaan ”uskovaisiksi” ja ”skeptikoiksi” – silloin kun he eivät yksinkertaisesti sivuuta toisiaan. Tutankhamon-tutkimus herätti uudelleen pitkäaikaiset jännitteet näiden kahden leirin välillä, ja epäilijät väittävät, että tässä tutkimuksessa, kuten useimmissa muissakin, tulokset voidaan selittää kontaminaatiolla. Seuraavan sukupolven sekvensointitekniikat voivat kuitenkin pian ratkaista erimielisyyden lopullisesti, sillä niiden avulla on helpompi sekvensoida muinaista, hajonnutta DNA:ta. Mutta toistaiseksi, Zink sanoo, ”se on kuin uskonnollinen asia. Jos jokin muu ryhmä arvostelee artikkelimme, se saa tarkistuksia, kuten ”en usko, että se on mahdollista”. Sitä on vaikea kiistää.”

Nousu ja tuho

Erimielisyydet juontavat juurensa muinais-DNA-tutkimuksen alkuajoista. 1980-luvulla nuori tohtorikoulutettava Svante Pääbo työskenteli ohjaajansa selän takana Uppsalan yliopistossa Ruotsissa väittäen tehneensä sen, mitä kukaan muu ei ollut pitänyt mahdollisena: kloonannut ydin-DNA:ta 2400 vuotta vanhasta egyptiläisestä muumiosta2. Pian tutkijat tajusivat, että he voisivat käyttää uutta tekniikkaa nimeltä polymeraasiketjureaktio (PCR) monistamaan pieniä määriä DNA:ta muinaisista näytteistä. Jännitystä syntyi, kun DNA:ta raportoitiin useista muinaisista lähteistä, kuten meripihkaan säilötyistä hyönteisistä ja jopa 80 miljoonaa vuotta vanhasta dinosauruksesta3.

Kuningas Tutankhamonin haudasta löydetyt muumiot ovat DNA-analyysia koskevan kiistan keskiössä.B. IVERSON & B. QUILLICCI

Sitten tuli syksy. Kävi ilmi, että PCR, joka on parhaimmillaankin altis kontaminaatiolle, on erityisen riskialtis työskenneltäessä pienten määrien vanhan, hajonneen DNA:n kanssa. Jo pelkkä jälki nykyaikaisesta DNA:sta – vaikkapa näytettä käsitelleeltä arkeologilta – voi romuttaa tuloksen. Dinosauruksen” DNA kuului nykyihmiselle, samoin kuin Pääbon uraauurtava klooni. Kun tutkijat ryhtyivät noudattamaan tiukkoja varotoimia4 , kuten toistamaan tuloksia riippumattomissa laboratorioissa, yritykset saada DNA:ta egyptiläisistä muumioista eivät tuottaneet juurikaan tulosta5.

Skeptikot sanovat, ettei se ole yllätys. DNA hajoaa ajan myötä nopeudella, joka kasvaa lämpötilan myötä. Tuhansien Egyptin kuumassa ilmastossa vietettyjen vuosien jälkeen muumiot, sanovat he, sisältävät äärimmäisen epätodennäköisesti DNA-fragmentteja, jotka ovat riittävän suuria monistettaviksi PCR:llä. ”Useimpien egyptiläisten muumioiden säilyvyys on selvästi huono”, sanoo Pääbo, joka työskentelee nykyään Leipzigissa sijaitsevassa Max Planck Institute for Evolutionary Anthroplogy -instituutissa ja on alan johtava asiantuntija. Muinais-DNA:n tutkija Franco Rollo italialaisesta Camerinon yliopistosta meni jopa niin pitkälle, että hän testasi, kuinka kauan muumioiden DNA voi säilyä. Hän tarkisti sarjan eri-ikäisiä papyrusfragmentteja, jotka olivat säilyneet samanlaisissa olosuhteissa kuin muumiot. Hän arvioi, että PCR:llä tunnistettavaksi riittävän suuret – noin 90 emäsparin pituiset – DNA-fragmentit olisivat kadonneet vain noin 600 vuoden kuluttua6.

Kaiken aikaa kilpailevat tutkijat ovat kuitenkin julkaisseet tasaiseen tahtiin artikkeleita, jotka käsittelevät jopa 5 000 vuotta vanhoista egyptiläisistä muumioista erotettua DNA:ta. Zink ja hänen kollegansa ovat testanneet satoja muumioita ja väittävät löytäneensä DNA:ta useista bakteereista, kuten Mycobacterium tuberculosis -bakteerista, Corynebacterium diphtheriae -bakteerista ja Escherichia coli -bakteerista sekä malariaa ja leishmaniaasiaa aiheuttavista loisista.

Viime vuonna julkisuuteen tulleessa huippututkimuksessa Lontoon yliopiston University College London -yliopistossa työskentelevän mikrobiologin, Helen Donoghuen, johtama ryhmä kertoi löytäneensä dna:ta, joka oli peräisin M. Granvillen muumiosta7 – joka on nimetty lääkäri Augustus Granvillen mukaan, joka oli ensimmäinen muumion ruumiinavauksen tehnyt henkilö vuonna 1825.

Ainakin tuberkuloosin (tuberkuloosi) tapauksessa Donoghue on kiivaasti eri mieltä ajatuksesta, jonka mukaan DNA ei voi säilyä egyptiläisissä muumioissa. M. tuberculosis -bakteerin kaltaisilla mykobakteereilla on runsaasti lipidejä sisältävät soluseinät, jotka hajoavat hitaasti ja suojaavat DNA:ta, hän väittää. Donoghue väittää, että monissa tapauksissa hän on varmistanut bakteerin läsnäolon havaitsemalla nämä lipidit suoraan. Hänen mukaansa suurten muinais-DNA-laboratorioiden vaatimat äärimmäiset kontaminaationtorjuntatoimenpiteet eivät ole muinaisen mikrobi-dna:n kohdalla yhtä välttämättömiä kuin ihmisen DNA:n kohdalla. Hän sanoo, että nykyaikaiset diagnostiset laboratoriot havaitsevat tuberkuloosin rutiininomaisesti PCR:n avulla, mikä viittaa siihen, että testi ei ole niin altis kontaminaatiolle kuin epäilijät pelkäävät. Donoghuen mielestä ”jotkut varotoimenpiteet, joista he puhuvat, ovat täysin liioiteltuja verrattuna kaikkiin maan diagnostisiin laboratorioihin”.

Skeptikot eivät ole liikuttuneita. Ilman erittäin tiukkoja tarkastuksia on mahdotonta osoittaa, että mikrosekvenssit ovat peräisin muinaisesta DNA:sta eivätkä sukulaismikrobeista, sanoo Gilbert. ”Mistä tiedät, että sinulla on tuberkuloosi etkä jokin muu bakteeri, jolla on samanlainen DNA-sekvenssi?” Hän ja muut kriitikot uskovat, että koko tämä tutkimuskokonaisuus perustuu toiveajatteluun.

Kaksi ryhmää ovat nyt kyllästyneet kiistelyyn. ”Sitä on pitkälti hoidettu sivuuttamalla toisensa”, sanoo Ian Barnes, Lontoon yliopiston Royal Hollowayn molekyylipaleontologi, joka työskentelee muinaisten eläinten, kuten mammuttien, DNA:n parissa. ”Ympärillä on tarpeeksi kuollutta tavaraa, eikä sinun ole pakko mennä kenenkään muun alueelle.”

Kuninkaallinen riita

Tutankhamonia ja hänen perhettään koskevan JAMA-tutkimuksen jälkeen riidat kuitenkin jatkuivat voimalla. Egyptiläisistä muumioista saadun ihmisen DNA:n tutkimukset ovat kaikkein kiistanalaisimpia. Yksi syy on väitteiden korkea profiili. Toinen syy on se, että nykyihmisen DNA:sta peräisin olevaa kontaminaatiota on sietämättömän vaikea havaita, koska sen geneettinen koostumus on lähes identtinen muumion geeniperimän kanssa. Lisäksi näytteiden rajoitettu saatavuus vaikeuttaa väitteiden tarkistamista riippumattomassa laboratoriossa. Yli vuosisadan ajan arvokkaita esineitä oli vyörynyt maasta museoihin ja yksityiskokoelmiin eri puolille maailmaa, minkä jälkeen Egyptin viranomaiset kielsivät arkeologisten näytteiden viennin Egyptistä. Useimmat muualta kuin Egyptistä tulevat tutkijat, jotka haluavat tutkia muumioita, joutuvat tyytymään muualla oleviin museonäyttelyihin.

Arkeologi Zahi Hawass kuningas Tut-kuninkaan isoäidin ja paljon lehdistöä.A. WAGUIH/REUTERS

Tutankhamon-projektin toteutti egyptiläinen tiimi, jonka rekrytoi Egyptin muinaismuistoista vastaava ylin virkamies, arkeologi Zahi Hawass. Kyseessä oli ensimmäinen muinais-DNA-tutkimus kuninkaallisista muumioista, ja maalta puuttui tarvittava asiantuntemus. Niinpä Hawass pyysi neuvonantajiksi Italian Bolzanossa sijaitsevan EURAC-instituutin muumio- ja jäämiesinstituutin tunnettua tutkijaa Zinkiä ja Tübingenin yliopistossa Saksassa työskentelevää Puschia. Kaksikko suunnitteli ja valvoi tutkimusta, johon kuului myös kahden erityisen laboratorion rakentaminen Kairoon. Laboratoriot maksoi osittain Discovery Channel, joka kuvasi projektia.

Tutkijat kiistävät, että televisio olisi painostanut heitä liikaa tuottamaan dramaattisia tuloksia. Mutta kameroille työskentely teki haastavasta projektista vielä vaikeamman, Pusch sanoo. ”Joka kerta, kun he tulivat kuvaamaan, meidän oli suljettava laboratorio viikoksi siivousta varten.” Lopulta televisioryhmä karkotettiin ja laboratoriokohtaukset rekonstruoitiin.

Loppujen lopuksi projekti näytti olevan hurja menestys, ja sen tulokset saivat laajaa huomiota lehdistössä. Tutkijat väittivät löytäneensä useista muumioista, Tutankhamun mukaan lukien, malariaparasiitti Plasmodium falciparum -loisen DNA:ta, mikä viittaa siihen, että infektio oli vaikuttanut heidän kuolemaansa. He kertoivat myös saaneensa ihmis-DNA:n palasia jokaisesta testatusta muumiosta ja käyttäneensä tietoja rakentaakseen viiden sukupolven sukupuun Tutankhamonin isoisovanhemmista kahteen hänen haudastaan löytyneeseen pikkuruiseen ruumiiseen, jotka on tunnistettu hänen kuolleena syntyneiksi lapsikseen.

Koko episodi on herättänyt kulmakarvoja vain yhteisön toisessa puoliskossa. ”Olen hyvin skeptinen”, sanoo Eske Willerslev, Kööpenhaminan GeoGenetiikan keskuksen johtaja, joka oli mukana kirjoittamassa JAMA-lehteen kirjettä, jossa kiistetään tulokset8. Hänen suurin huolenaiheensa, jonka muutkin jakavat, oli käytetty DNA-analyysimenetelmä. Ryhmä käytti DNA:n uuttamisen ja sekvensoinnin sijasta tekniikkaa, jota kutsutaan geneettiseksi sormenjäljeksi ja jossa mitataan PCR:llä monistettujen DNA-tuotteiden kokoa. Kriitikot sanovat, että sitä käytetään harvoin muinaisen DNA:n tutkimuksissa, koska ilman sekvenssitietoja on erityisen vaikeaa sulkea pois kontaminaatiota. Epäilijät sanovat, että Tutankhamonin kaltaisessa hyvin käsitellyssä muumiossa kontaminaatio voi olla yleistä.

Kiistanalaisia luita

Tutankhamonin tutkimusryhmä suoritti monia kontrolleja, kuten testien toistamisen kahdessa eri laboratoriossa eri ryhmien toimesta ja muumion DNA-sormenjälkien vertaamisen tutkimusryhmän sormenjälkiin kontaminaation varalta. Zink ja Pusch lisäävät, että näytteet otettiin muumioiden luiden sisältä, jonne saastuttavan DNA:n ei heidän mukaansa olisi pitänyt päästä.

Zink ja Pusch arvelevat, että muumiointiprosessi suojasi DNA:ta hajoamiselta kuumassa haudassa poistamalla vettä, jota tarvitaan DNA:n hajoamisen tärkeimpään mekanismiin, jota kutsutaan depurinaatioksi. Egyptiläiset palsamoijat kuivasivat ruumiit natronilla, luonnossa esiintyvällä suolojen seoksella, heti kuoleman jälkeen. ”Egyptiläiset todella osasivat säilyttää ruumiin”, Zink sanoo. ”He pääsivät vedestä eroon hyvin nopeasti.” Tutankhamon tukahdutettiin myös balsamointi- ja voitelumateriaaleilla, joiden uskotaan sisältävän ainesosia, kuten bitumia, kasviöljyjä ja mehiläisvahaa, ja Pusch uskoo, että se antoi DNA:lle lisäsuojaa veden vahingollisilta vaikutuksilta. Hawass ei osallistunut suoraan DNA-tutkimukseen, mutta hän tukee ryhmän johtopäätöksiä ja sanoo, että egyptiläisten muumioiden DNA näyttää säilyneen hyvin.

”Paperissa on useita asioita oikein”, sanoo David Lambert, muinaisen DNA:n tutkija ja evoluutiobiologi Griffithin yliopistossa Nathanissa, Queenslandissa. Lambert huomauttaa, että Tutankhamonin tutkimusryhmä ei pystynyt monistamaan Y-kromosomimerkkejä naispuolisista muumioista, mikä puhuu nykyaikaisten arkeologien, jotka ovat yleensä miehiä, aiheuttamaa kontaminaatiota vastaan. Julkaisemattomassa työssään hän kertoo monistaneensa DNA:ta muumioituneista ibiksistä, jotka olivat muinaisessa Egyptissä pyhä lintu. He sanovat, että muumioitunut ruumis imisi pian kaiken ilmakehässä olevan kosteuden erityisesti huokoisiin luihinsa. Kun brittiläinen arkeologi Howard Carter avasi Tutankhamonin arkut ensimmäisen kerran vuonna 1925, hän raportoi, että kosteus oli vahingoittanut niitä. Mutta kenenkään muun on vaikea toistaa DNA-työtä ilman lupaa päästä käsiksi näytteisiin.

Tutankhamon-tutkimus on jättänyt alan kentän jakautuneemmaksi kuin koskaan, ja molemmilla puolilla on selvää turhautumista. ”En ymmärrä ihmisten ankaruutta”, Pusch sanoo. ”Tämä on uraauurtavaa työtä.” Hän ja Zink kertovat sekvensoivansa DNA:ta muumioiden mitokondrioista ja Y-kromosomeista ja aikovansa julkaista nämä tulokset tänä vuonna.

Mutta nyt, vuosikausia kestäneen konfliktin jälkeen, sekvensointiteknologian edistysaskeleet ovat muuttamassa peliä. Uusimmilla tekniikoilla voidaan lukea paljon lyhyempiä fragmentteja – helposti jopa 30 emäsparia, joita saattaa löytyä 2 000 vuotta vanhasta egyptiläisestä muumiosta. ”Tämä siirtää eloonjäämisaikaa paljon taaksepäin”, Gilbert sanoo. ”Asiat, jotka aiemmin jätimme huomiotta, voimme nyt saada genomit selville.” Ja mikä tärkeintä, tekniikoiden nopeus tekee paljon helpommaksi sekvensoida näyte useaan kertaan ja sulkea pois kontaminaatio tarkistamalla muinaiselle DNA:lle ominaiset vaurioitumismallit.

Viime vuonna Willerslev, Gilbert ja heidän kollegansa julkaisivat näiden tekniikoiden avulla Grönlannista peräisin olevan, noin 4 000 vuotta vanhan paleoekoskimon täydellisen genomisekvenssin9. Viikkojen kuluessa Pääbon johtamat ryhmät julkaisivat 38 000 vuotta vanhan neandertalilaisen10 ja Etelä-Siperiasta peräisin olevan, aiemmin tuntemattoman hominiinin11 genomin. Samaan aikaan Zinkin ryhmä on julkaisemassa Jäämies Ötzin genomia.

Kaikki nämä yksilöt säilytettiin kylmässä – mutta Willerslev käyttää jo seuraavan sukupolven tekniikoita poimiakseen DNA:ta useista eteläamerikkalaisista muumioista, joista osa on säilynyt lämpimämmissä olosuhteissa. ”Jotkut niistä toimivat varmasti”, hän sanoo. Hän lisää kuitenkin, että hän havaitsee valtavaa vaihtelua siinä, saadaanko näytteistä DNA:ta, mikä on mahdollinen syy siihen, miksi egyptiläisistä muumioista on saatu niin ristiriitaisia tuloksia. Koska sekvensoinnin kustannukset ovat laskeneet jyrkästi, tutkijat jonottavat kokeilemaan tekniikoita egyptiläisiin muumioihin.

Zink ja Pusch neuvottelevat nyt monimutkaisesta poliittisesta polusta kohti seuraavan sukupolven tekniikoiden käyttöä Tutankhamoniin ja hänen sukulaisiinsa. ”Tekisimme tämän mielellämme”, Zink sanoo. ”Siinä olisi ehdottomasti järkeä. Ongelmana on tehdä se Egyptissä.” Koska näytteitä ei saa viedä maasta, sekvensointilaitteet olisi vietävä Kairoon, mikä on kallista. Zinkin mukaan on myös olemassa huoli siitä, että tällainen työ saattaisi tuottaa poliittisesti arkaluonteista tietoa faaraoiden geneettisestä alkuperästä ja siitä, onko heidän jälkeläisiään enää elossa. ”Tämä menee suoraan heidän historiaansa.”

Siltikin Zink on toiveikas sen suhteen, että seuraavan sukupolven sekvensointi auttaa saamaan hajanaisen alan jälleen yhteen. ”Mielestäni on todella aika saattaa eri osapuolet yhteen ja lakata kiistelemästä toistensa työstä”, hän sanoo. ”Seuraavan sukupolven sekvensoinnissa ihmiset eivät voi vain sanoa ’en pidä siitä’. Ihmisten on keskusteltava työstä itse datan perusteella.” Willerslev on samaa mieltä ja tarjoaa harvinaisen oliivinoksan. ”Uskon, että huomaamme, että uskovaiset ovat olleet liian kritiikittömiä”, hän sanoo. ”Mutta epäilijät ovat luultavasti olleet liian konservatiivisia.”

Jo Marchant on kirjoittanut kirjan Decoding the Heavens: Solving the Mystery of the World’s First Computer.

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