Kamerák forognak, miközben Carsten Pusch és Albert Zink ősi DNS-szakértők színes csúcsok sorát vizsgálják számítógépük képernyőjén. Drámai szünetet tartanak. “Istenem!” – suttogja Pusch, a szavakat elnyomja a sebészi maszkja. Aztán egyiptomi kollégáik nevetésétől és tapsától kísérve megölelik egymást és kezet ráznak. Minden joguk megvan ahhoz, hogy elégedettek legyenek magukkal. Hónapok fáradságos munkája után végre befejezték a Tutanhamon király múmiájából származó 3300 éves DNS elemzését.

A Discovery Channel King Tut Unwrapped című dokumentumfilmjében tavaly bemutatott és a Journal of the American Medical Association (JAMA)1 folyóiratban közzétett elemzésük – Tutanhamon és tíz rokonáról – a legújabb volt az ókori egyiptomi múmiákból származó DNS elemzéséről szóló tanulmányok sorában. Úgy tűnik, hogy a múmiák családi kapcsolatait, valamint betegségeit – például a tuberkulózist és a maláriát – feltáró munka eddig soha nem látott betekintést nyújt az ókori egyiptomiak életébe és egészségébe, és a “molekuláris egyiptológia” új korszakát nyitja meg. Csakhogy a terület kutatóinak fele minden szavát megkérdőjelezi.

Belépve az ókori egyiptomi DNS világába, két alternatív valóság közül kell választani: az egyikben a DNS-elemzés rutinszerű, a másikban pedig lehetetlen. “Az ókori DNS területe teljesen kettészakadt” – mondja Tom Gilbert, aki két kutatócsoportot vezet a koppenhágai Center for GeoGeneticsben, a világ egyik legjelentősebb ókori DNS-laboratóriumában.

Képtelenek feloldani nézeteltéréseiket, a két fél különböző folyóiratokban publikál, különböző konferenciákon vesz részt, és egymást “hívőknek” és “szkeptikusoknak” nevezik – mármint amikor nem egyszerűen nem vesznek tudomást egymásról. A Tutanhamon-tanulmány újjáélesztette a két tábor között régóta fennálló feszültséget, mivel a szkeptikusok azt állítják, hogy ebben a tanulmányban is, mint a legtöbb másban, az eredmények kontaminációval magyarázhatók. Az újgenerációs szekvenálási technikák azonban hamarosan talán egyszer s mindenkorra feloldhatják a nézetkülönbséget, mivel megkönnyítik az ősi, lebomlott DNS szekvenálását. De egyelőre, mondja Zink, “ez olyan, mint egy vallási dolog. Ha a mi cikkeinket valamelyik másik csoport véleményezi, olyan revíziókat kapunk, mint például: “Nem hiszem, hogy ez lehetséges”. Ezzel nehéz vitatkozni”.

Felemelkedés és bukás

A nézeteltérés az ősi DNS-kutatás hajnalától ered. Az 1980-as években a svédországi Uppsalai Egyetemen egy Svante Pääbo nevű fiatal doktorandusz a témavezetője háta mögött azt állította, hogy sikerült neki az, amit senki más nem tartott lehetségesnek: klónozta a nukleáris DNS-t egy 2400 éves egyiptomi múmiából2. A kutatók hamarosan rájöttek, hogy egy új technikával, a polimeráz láncreakcióval (PCR) apró DNS-mennyiségeket tudnak felerősíteni ősi mintákból. Nagy volt az izgalom, amikor számos ősi forrásból, többek között borostyánban konzervált rovarokból, sőt még egy 80 millió éves dinoszauruszból is jelentettek DNS-t3.

A Tutanhamon király sírjában talált múmiák a DNS-elemzéssel kapcsolatos vita középpontjában állnak.B. IVERSON & B. QUILLICCI

Aztán jött a bukás. Kiderült, hogy a PCR, amely a legjobbkor is hajlamos a szennyeződésre, különösen kockázatos, amikor apró mennyiségű régi, feldarabolt DNS-sel dolgozik. Egyetlen modern DNS nyoma – mondjuk egy régészé, aki a mintát kezelte – is tönkreteheti az eredményt. A “dinoszaurusz” DNS egy modern emberé volt, akárcsak Pääbo úttörő klónja. Miután a kutatók szigorú óvintézkedéseket4 kezdtek alkalmazni, beleértve az eredmények független laboratóriumokban történő megismétlését, az egyiptomi múmiákból származó DNS visszanyerésére tett kísérletek kevés sikerrel jártak5.

A szkeptikusok szerint ez nem meglepő. A DNS idővel felbomlik, mégpedig olyan ütemben, amely a hőmérséklettel együtt növekszik. Az egyiptomi forró éghajlaton eltöltött több ezer év után, mondják, rendkívül valószínűtlen, hogy a múmiák elég nagy DNS-töredékeket tartalmazzanak ahhoz, hogy PCR-rel fel lehessen őket sokszorosítani. “A legtöbb egyiptomi múmia megőrzése egyértelműen rossz” – mondja Pääbo, aki jelenleg a lipcsei Max Planck Evolúciós Antropológiai Intézetben dolgozik, és a terület egyik vezetője. Franco Rollo, az olaszországi Camerino Egyetem ókori DNS-kutatója odáig ment, hogy megvizsgálta, meddig maradhat fenn a múmiák DNS-e. Egy sor, a múmiákhoz hasonló körülmények között megőrzött, különböző korú papirusztöredéket vizsgált meg. Becslése szerint a PCR-rel azonosítható – körülbelül 90 bázispár hosszúságú – elég nagy DNS-töredékek csak körülbelül 600 év elteltével tűnhettek el6.

Mindeközben a rivális kutatók folyamatosan publikálták az akár 5000 éves egyiptomi múmiákból kinyert DNS-ről szóló cikkeket. Zink és kollégái több száz múmiát vizsgáltak meg, és azt állítják, hogy számos baktérium DNS-ét kimutatták, köztük a Mycobacterium tuberculosis, a Corynebacterium diphtheriae és az Escherichia coli, valamint a maláriáért és a leishmaniasisért felelős parazitákét.

Egy tavalyi, nagy visszhangot kiváltó tanulmányban a University College London Helen Donoghue mikrobiológus által vezetett csoport arról számolt be, hogy DNS-t találtak a M. tuberkulózis DNS-ét Dr. Granville múmiájában7 – amely Augustus Granville orvosról kapta a nevét, aki 1825-ben elsőként boncolt fel egy múmiát.

Legalábbis a tuberkulózis (TBC) esetében Donoghue hevesen vitatja azt az elképzelést, hogy a DNS nem maradhat fenn egyiptomi múmiákban. Az olyan mikobaktériumoknak, mint az M. tuberculosis, lipidekben gazdag sejtfaluk van, amelyek lassan bomlanak le és védik a DNS-t, érvel. Donoghue azt állítja, hogy sok esetben e lipidek közvetlen kimutatásával igazolta a baktérium jelenlétét. Szerinte a nagy ősi DNS-laboratóriumok által megkövetelt szélsőséges szennyeződés elleni intézkedések nem olyan létfontosságúak az ősi mikrobiális DNS esetében, mint az emberi DNS esetében. Végül is, mondja, a modern diagnosztikai laboratóriumok rutinszerűen PCR segítségével mutatják ki a tbc-t – ami arra utal, hogy a teszt nem olyan érzékeny a szennyeződésre, mint amitől a szkeptikusok tartanak. Donoghue véleménye szerint “néhány óvintézkedés, amiről beszélnek, teljesen túlzás az ország minden diagnosztikai laboratóriumához képest”.

A szkeptikusokat ez nem hatja meg. Nagyon szigorú ellenőrzések nélkül lehetetlen bizonyítani, hogy bármely mikrobiális szekvencia ősi DNS-ből származik, és nem rokon modern mikrobákból, mondja Gilbert. “Honnan tudod, hogy TBC-d van, és nem egy másik, hasonló DNS-szekvenciával rendelkező baktérium?” Ő és más kritikusok úgy vélik, hogy ez az egész kutatás vágyálmokon alapul.

A két csoport mostanra belefáradt a vitába. “Nagyrészt úgy oldják meg, hogy figyelmen kívül hagyják egymást” – mondja Ian Barnes, a londoni Royal Holloway Egyetem molekuláris paleontológusa, aki ősi állatok, köztük mamutok DNS-ével foglalkozik. “Van elég halott dolog a környéken, nem kötelező más területére bemenni”.

Királyi vita

A Tutanhamonról és családjáról szóló JAMA-tanulmány után azonban a viták újra erőre kaptak. Az egyiptomi múmiákból származó emberi DNS vizsgálatai a legvitatottabbak mind közül. Ennek egyik oka az állítások nagy hordereje. A másik, hogy a modern emberi DNS-ből származó szennyeződést gyötrelmesen nehéz kimutatni, mivel annak genetikai felépítése szinte teljesen megegyezik az emberi múmiáéval. Ráadásul a mintákhoz való korlátozott hozzáférés megnehezíti az állítások független laboratóriumban történő ellenőrzését. Miután több mint egy évszázadon át értékes leletek áramlottak ki az országból a világ múzeumaiba és magángyűjteményekbe, az egyiptomi hatóságok megtiltották a régészeti minták Egyiptomból történő elszállítását. A legtöbb nem egyiptomi kutató, aki múmiákat akar tanulmányozni, a múzeumi kiállításokra korlátozódik máshol.

Zahi Hawass régész Tutanhamon király nagymamájával és rengeteg sajtóval.A. WAGUIH/REUTERS

A Tutanhamon-projektet egy egyiptomi csapat végezte, amelyet Zahi Hawass régész, Egyiptom régiségekért felelős vezető tisztviselője toborzott. Ez volt az első ókori DNS-vizsgálat királyi múmiákon, és az ország nem rendelkezett a szükséges szakértelemmel. Ezért Hawass felkérte Zinket, az olaszországi Bolzanóban működő EURAC Múmiakutató Intézet kiemelkedő kutatóját és Puschot, a németországi Tübingeni Egyetem munkatársát, hogy legyenek tanácsadók. A páros megtervezte és felügyelte a vizsgálatot, beleértve két külön laboratórium építését Kairóban. A laboratóriumokat részben a Discovery Channel fizette, amely filmre vette a projektet.

A kutatók tagadják, hogy a televízió részvétele túlzott nyomást gyakorolt volna rájuk, hogy drámai eredményeket produkáljanak. De a kameráknak való munka még nehezebbé tette a kihívásokkal teli projektet, mondja Pusch. “Minden alkalommal, amikor bejöttek forgatni, egy hétre be kellett zárnunk a labort, hogy kitakarítsuk”. Végül a tévéstábot száműzték, és a laboratóriumi jeleneteket rekonstruálták.

A projekt végül vad sikernek tűnt, és eredményei széles sajtóvisszhangot váltottak ki. A kutatók azt állították, hogy több múmiában, köztük Tutanhamonban is kimutatták a Plasmodium falciparum maláriaparazita DNS-ét, ami arra utal, hogy a fertőzés hozzájárult halálukhoz. Azt is elmondták, hogy minden vizsgált múmiából emberi DNS-töredékeket nyertek, és az adatokat felhasználták egy ötgenerációs családfa felállításához, Tutanhamon dédszüleitől a sírjában talált két apró testig, amelyeket halva született gyermekeiként azonosítottak.

Az egész epizód csak a közösség másik felének szemöldökét vonta fel. “Nagyon szkeptikus vagyok” – mondja Eske Willerslev, a koppenhágai GeoGenetikai Központ igazgatója, aki társszerzője volt a JAMA-hoz írt, az eredményeket vitató levélnek8. Az ő legfőbb aggálya, amelyet mások is osztanak, az alkalmazott DNS-elemzési módszer volt. A DNS kivonása és szekvenálása helyett a csoport a genetikai ujjlenyomatvételnek nevezett technikát alkalmazta, amely a PCR-rel felerősített DNS-termékek méretének mérését jelenti. A kritikusok szerint ezt ritkán alkalmazzák az ősi DNS-vizsgálatokban, mert szekvenciaadatok nélkül különösen nehéz kizárni a szennyeződést. A szkeptikusok szerint pedig egy olyan jól kezelt múmián, mint Tutanhamon, a szennyeződés nagymértékű lehet.

Vitatott csontok

A Tutanhamon-csoport számos ellenőrzést végzett, beleértve a tesztek megismétlését a két laboratórium különböző csapatai által, és a múmia DNS-ujjlenyomatainak összehasonlítását a kutatócsoportéval, hogy ellenőrizzék a szennyeződést. Zink és Pusch hozzáteszik, hogy a mintákat a múmiák csontjaiból vették, ahová szerintük a szennyező DNS nem juthatott volna el.

Zink és Pusch úgy gondolja, hogy a mumifikálás folyamata megvédte a DNS-t a meleg sírban történő lebomlástól azáltal, hogy eltávolította a vizet, amely a DNS bomlásának fő mechanizmusához, az úgynevezett depurinációhoz szükséges. Az egyiptomi balzsamozók közvetlenül a halál után natronnal, egy természetben előforduló sókeverékkel szárították a testeket. “Az egyiptomiak igazán tudták, hogyan kell tartósítani egy testet” – mondja Zink. “Nagyon gyorsan megszabadultak a víztől.” Tutanhamont balzsamozó és kenőanyagokkal is befojtották, amelyek feltehetően olyan összetevőket tartalmaztak, mint a bitumen, növényi olajok és méhviasz, és Pusch úgy véli, hogy ez további védelmet nyújtott a DNS-nek a víz károsító hatásaival szemben. Hawass nem vett részt közvetlenül a DNS-kutatásban, de kiáll a csapat következtetései mellett, mondván, hogy az egyiptomi múmiák DNS-e a jelek szerint jól megőrződött.

“Számos dolog igaz a tanulmányban” – mondja David Lambert, a queenslandi Nathanban található Griffith Egyetem ókori DNS-kutatója és evolúcióbiológusa. Lambert rámutat, hogy a Tutanhamon-csoport nem tudott Y-kromoszóma-markereket amplifikálni a női múmiákból, ami a modern régészek által okozott szennyeződés ellen szól, akik általában férfiak. Nem publikált munkájában azt állítja, hogy felerősítette az ókori Egyiptomban szent madárnak számító ibiszek múmiáiból származó DNS-t. “Biztosak vagyunk benne, hogy a hagyományos PCR-módszerek működnek a rendelkezésünkre álló anyag egy részével” – mondja.”

A Tutanhamon mellett eltemetett apró testeket a halva született gyermekeinek tartják.B. IVERSON & B. QUILICI

A szkeptikusok azonban kételkednek abban, hogy elegendő DNS maradt Tutanhamonban ahhoz, hogy az eredmény valós legyen. Azt mondják, hogy egy mumifikálódott test hamar magába szívná a légkörben elérhető nedvességet, különösen a porózus csontokba. Amikor Howard Carter brit régész 1925-ben először nyitotta fel Tutanhamon koporsóit, arról számolt be, hogy azok a nedvesség miatt károsodtak. De bárki másnak nehéz megismételni a DNS-munkát a mintákhoz való hozzáférés engedélye nélkül.

A Tutanhamon-tanulmány miatt a szakma megosztottabb, mint valaha, és mindkét oldalon egyértelmű a frusztráció. “Nem értem az emberek keménységét” – mondja Pusch. “Ez úttörő munka.” Ő és Zink azt mondják, hogy szekvenálják a múmiák mitokondriumainak és Y-kromoszómáinak DNS-ét, és azt tervezik, hogy ezeket az eredményeket idén publikálják.

De most, az évekig tartó konfliktus után a szekvenálási technológia fejlődése megváltoztatja a játékot. A legújabb technikák sokkal rövidebb fragmentumokat tudnak kiolvasni – könnyedén 30 bázispárig, ami egy 2000 éves egyiptomi múmiában is megtalálható. “Ez jóval hátrébb tolja a túlélési időt” – mondja Gilbert. “Azokat a dolgokat, amelyeket a múltban leírtunk, most már genomokat tudunk kinyerni.” És ami döntő fontosságú, a technikák gyorsasága sokkal könnyebbé teszi egy minta többszöri szekvenálását és a szennyeződés kizárását az ősi DNS-re jellemző károsodási minták ellenőrzésével.

Tavaly ezek a technikák lehetővé tették Willerslev, Gilbert és kollégáik számára, hogy közzétegyék egy Grönlandról származó, mintegy 4000 éves paleo-észkimó teljes genomszekvenciáját9. Heteken belül a Pääbo vezette csoportok egy 38 000 éves neandervölgyi10 és egy korábban ismeretlen, Dél-Szibériából származó hominin11 genomját tették közzé. Eközben Zink csapata Ötzi, a jégember genomjának közzétételének küszöbén áll.

Mindezeket a példányokat hidegben konzerválták – de Willerslev már újgenerációs technikákat használ, hogy DNS-t nyerjen különböző dél-amerikai múmiákból, amelyek közül néhányat melegebb körülmények között konzerváltak. “Néhány határozottan működik” – mondja. Hozzáteszi azonban, hogy óriási eltéréseket tapasztal abban, hogy a mintákból lesz-e DNS – ez lehet az oka annak, hogy az egyiptomi múmiák ilyen ellentmondásos eredményeket hoztak. Mivel a szekvenálás költségei meredeken csökkennek, a kutatók sorban állnak, hogy kipróbálják a technikát egyiptomi múmiákon.

Zink és Pusch most tárgyalnak arról a bonyolult politikai útról, amely az újgenerációs technikák Tutanhamon és rokonain való alkalmazásához vezet. “Nagyon szeretnénk ezt megtenni” – mondja Zink. “Ennek abszolút lenne értelme. A probléma az, hogy Egyiptomban tegyük meg”. Mivel a mintákat nem engedik ki az országból, a szekvenáló gépeket Kairóba kellene vinniük, ami drága mulatság. És Zink szerint aggodalomra ad okot, hogy egy ilyen munka politikailag érzékeny információkhoz vezethet a fáraók genetikai eredetéről, és arról, hogy élnek-e még ma leszármazottaik. “Ez egyenesen a történelmükbe nyúlik bele.”

Mégis Zink optimista, hogy az újgenerációs szekvenálás segít majd újra összehozni a széttöredezett területet. “Szerintem tényleg itt az ideje, hogy összehozzuk a különböző oldalakat, és ne vitatkozzunk egymás munkájáról” – mondja. “Az újgenerációs szekvenálással az emberek nem mondhatják csak úgy, hogy ‘nekem nem tetszik’. Az embereknek maguknak az adatok alapján kell megvitatniuk a munkát.” Willerslev egyetért, és ritka olajágat kínál. “Azt hiszem, rá fogunk jönni, hogy a hívők túl kritikátlanok voltak” – mondja. “A szkeptikusok viszont valószínűleg túl konzervatívak voltak.”

Jo Marchant a Decoding the Heavens című könyv szerzője: Solving the Mystery of the World’s First Computer.

• 1. Hawass, Z. et al. J. Am. Med. Assoc. 303, 638-647 (2010). | Cikk | ISI | ChemPort |
  2. Pääbo, S. Nature 314, 644-645 (1985). | Cikk | PubMed | ISI | ChemPort |
  3. Woodward, S. R., Weyand, N. J. & Bunnell, M. Science 266, 1229-1232 (1994). | Cikk | PubMed | ISI | ChemPort |
  4. Cooper, A. & Poinar, H. Science 289, 1139 (2000). | Cikk | 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). | Cikk | PubMed | ISI |
  7. Donoghue, H. D. et al. Proc. R. Soc. B 277, 51-56 (2010). | Cikk | PubMed | ISI | ChemPort |
  8. Lorenzen, E. D. & Willerslev, E. J. Am. Med. Assoc. 303, 2471 (2010). | Article | 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). | Cikk | PubMed | ISI | ChemPort |