Le telecamere girano mentre gli esperti di DNA antico Carsten Pusch e Albert Zink scrutano una fila di picchi colorati sullo schermo del loro computer. C’è una pausa drammatica. “Mio Dio!” sussurra Pusch, le parole attutite dalla sua maschera chirurgica. Poi i due si abbracciano e si stringono la mano, accompagnati dalle risate e dagli applausi dei loro colleghi egiziani. Hanno tutto il diritto di essere soddisfatti di loro stessi. Dopo mesi di lavoro scrupoloso, hanno finalmente completato l’analisi del DNA di 3.300 anni della mummia del re Tutankhamon.

Apparso nel documentario di Discovery Channel King Tut Unwrapped l’anno scorso e pubblicato nel Journal of the American Medical Association (JAMA)1, la loro analisi – di Tutankhamun e di dieci dei suoi parenti – è stata l’ultima di una serie di studi che riportano l’analisi del DNA di antiche mummie egiziane. Rivelando apparentemente le relazioni familiari delle mummie così come le loro afflizioni, come la tubercolosi e la malaria, il lavoro sembra fornire una visione senza precedenti della vita e della salute degli antichi egizi e sta inaugurando una nuova era di “egittologia molecolare”. Tranne che la metà dei ricercatori nel campo contesta ogni parola.

Entra nel mondo dell’antico DNA egiziano e ti viene chiesto di scegliere tra due realtà alternative: una in cui l’analisi del DNA è di routine, e l’altra in cui è impossibile. “Il campo del DNA antico è assolutamente diviso a metà”, dice Tom Gilbert, che dirige due gruppi di ricerca al Center for GeoGenetics di Copenaghen, uno dei più importanti laboratori di DNA antico del mondo.

Incapaci di risolvere le loro differenze, le due parti pubblicano su riviste diverse, partecipano a conferenze diverse e si riferiscono l’una all’altra come “credenti” e “scettici” – quando, cioè, non si stanno semplicemente ignorando a vicenda. Lo studio di Tutankhamon ha riacceso tensioni di lunga data tra i due campi, con gli scettici che sostengono che in questo studio, come in molti altri, i risultati possono essere spiegati dalla contaminazione. Le tecniche di sequenziamento di prossima generazione, tuttavia, potrebbero presto essere in grado di risolvere la divisione una volta per tutte, rendendo più facile la sequenza di DNA antico e degradato. Ma per ora, dice Zink, “è come una cosa religiosa. Se i nostri articoli sono rivisti da uno degli altri gruppi, si ottengono revisioni del tipo ‘Non credo sia possibile’. È difficile contraddirlo”.

Ascesa e caduta

Il disaccordo nasce agli albori della ricerca sul DNA antico. Negli anni ’80, un giovane studente di dottorato chiamato Svante Pääbo lavorò alle spalle del suo supervisore all’Università di Uppsala in Svezia per affermare di aver fatto ciò che nessun altro aveva pensato fosse possibile: clonare il DNA nucleare da una mummia egiziana di 2400 anni fa2. Ben presto i ricercatori si resero conto che potevano usare una nuova tecnica chiamata reazione a catena della polimerasi (PCR) per amplificare piccole quantità di DNA da campioni antichi. Ci fu un’esplosione di entusiasmo quando il DNA fu riportato da una serie di fonti antiche, compresi gli insetti conservati nell’ambra e persino un dinosauro di 80 milioni di anni3.

Le mummie trovate nella tomba del re Tutankhamon sono al centro di una disputa sull’analisi del DNA.B. IVERSON & B. QUILLICCI

Poi venne la caduta. Si scoprì che la PCR, suscettibile di contaminazione nel migliore dei casi, è particolarmente rischiosa quando si lavora con piccole quantità di DNA vecchio e disgregato. Solo una traccia di DNA moderno – ad esempio da un archeologo che aveva maneggiato un campione – potrebbe far fallire un risultato. Il DNA del “dinosauro” apparteneva a un umano moderno, così come il clone pionieristico di Pääbo. Una volta che i ricercatori hanno iniziato ad adottare precauzioni rigorose4, compresa la replica dei risultati in laboratori indipendenti, i tentativi di recuperare il DNA dalle mummie egiziane hanno avuto poco successo5.

Questo non è una sorpresa, dicono gli scettici. Il DNA si rompe nel tempo, ad un tasso che aumenta con la temperatura. Dopo migliaia di anni nel clima caldo dell’Egitto, dicono, è estremamente improbabile che le mummie contengano frammenti di DNA abbastanza grandi da essere amplificati dalla PCR. “La conservazione nella maggior parte delle mummie egiziane è chiaramente cattiva”, dice Pääbo, ora al Max Planck Institute for Evolutionary Anthroplogy di Lipsia e un leader nel campo. Il ricercatore di DNA antico Franco Rollo dell’Università di Camerino in Italia è arrivato al punto di testare quanto a lungo possa sopravvivere il DNA delle mummie. Ha controllato una serie di frammenti di papiro di varie età, conservati in condizioni simili a quelle delle mummie. Ha stimato che i frammenti di DNA abbastanza grandi da essere identificati con la PCR – circa 90 paia di basi – sarebbero scomparsi solo dopo circa 600 anni6.

Nel frattempo, i ricercatori rivali hanno pubblicato un flusso costante di articoli sul DNA estratto da mummie egiziane vecchie fino a 5.000 anni. Zink e i suoi colleghi hanno testato centinaia di mummie e sostengono di aver rilevato il DNA di una serie di batteri, tra cui Mycobacterium tuberculosis, Corynebacterium diphtheriae ed Escherichia coli, così come i parassiti responsabili della malaria e della leishmaniosi.

In uno studio di alto profilo l’anno scorso, un team guidato dalla microbiologa Helen Donoghue dell’University College di Londra ha riferito di aver trovato DNA di M. tuberculosis nella mummia del dottor Granville7 – dal nome del medico Augustus Granville, la prima persona a fare l’autopsia a una mummia, nel 1825.

Almeno nel caso della tubercolosi (TB), Donoghue non è d’accordo con l’idea che il DNA non possa sopravvivere nelle mummie egiziane. I micobatteri come il M. tuberculosis hanno pareti cellulari ricche di lipidi, che si degradano lentamente e proteggono il DNA, sostiene. Donoghue sostiene che in molti casi ha confermato la presenza del batterio rilevando direttamente questi lipidi. Dice che le estreme misure anti-contaminazione richieste dai grandi laboratori di DNA antico non sono così vitali per il DNA microbico antico come lo sono per il DNA umano. Dopo tutto, dice, i moderni laboratori diagnostici rilevano abitualmente la TBC usando la PCR – il che suggerisce che il test non è così suscettibile alla contaminazione come temono gli scettici. Secondo Donoghue, “alcune delle precauzioni di cui parlano sono totalmente esagerate rispetto a tutti i laboratori diagnostici del paese”.

Gli scettici sono indifferenti. Senza controlli altamente rigorosi in atto, è impossibile dimostrare che qualsiasi sequenza microbica proviene da DNA antico e non da microbi moderni correlati, dice Gilbert. “Come fai a sapere che hai la TBC e non qualche altro batterio con una sequenza di DNA simile? Lui e altri critici credono che l’intero corpo di ricerca sia basato sul wishful thinking.

I due gruppi si sono ormai stancati di discutere. “È in gran parte affrontato ignorandosi a vicenda”, dice Ian Barnes, un paleontologo molecolare alla Royal Holloway, Università di Londra, che lavora sul DNA di animali antichi, compresi i mammut. “C’è abbastanza roba morta in giro, non sei obbligato a entrare nella zona di qualcun altro”.

Un argomento reale

Dopo lo studio del JAMA su Tutankhamon e la sua famiglia, tuttavia, gli argomenti sono ripresi con forza. Gli studi sul DNA umano delle mummie egiziane sono i più controversi di tutti. Una ragione è l’alto profilo delle affermazioni. Un altro è che la contaminazione da DNA umano moderno è estremamente difficile da rilevare, perché il suo patrimonio genetico è quasi identico a quello di una mummia umana. Oltre a questo, l’accesso limitato ai campioni rende difficile verificare qualsiasi affermazione in un laboratorio indipendente. Dopo più di un secolo in cui i manufatti di valore si sono riversati fuori dal paese verso musei e collezioni private in tutto il mondo, le autorità egiziane hanno imposto il divieto di rimuovere campioni archeologici dall’Egitto. La maggior parte dei ricercatori non egiziani che vogliono studiare le mummie sono limitati alle mostre nei musei altrove.

L’archeologo Zahi Hawass con la nonna del re Tut e un sacco di stampa.A. WAGUIH/REUTERS

Il progetto Tutankhamon è stato portato avanti da un team egiziano reclutato dall’archeologo Zahi Hawass, il massimo funzionario egiziano responsabile delle antichità. Era il primo studio del DNA antico sulle mummie reali, e il paese non aveva le competenze necessarie. Così Hawass chiese a Zink, un importante ricercatore dell’Istituto EURAC per le Mummie e l’Uomo venuto dal ghiaccio di Bolzano, Italia, e a Pusch, dell’Università di Tubinga, Germania, di agire come consulenti. La coppia ha progettato e supervisionato lo studio, compresa la costruzione di due laboratori dedicati al Cairo. I laboratori sono stati in parte pagati da Discovery Channel, che ha filmato il progetto.

I ricercatori negano che il coinvolgimento della televisione li abbia messi sotto eccessiva pressione per produrre risultati drammatici. Ma lavorare per le telecamere ha reso un progetto impegnativo ancora più difficile, dice Pusch. “Ogni volta che venivano a filmare, dovevamo chiudere il laboratorio per una settimana per pulire”. Alla fine la troupe televisiva è stata cacciata e le scene del laboratorio ricostruite.

Alla fine, il progetto sembrava essere un successo selvaggio, e le sue scoperte hanno attirato l’attenzione della stampa. I ricercatori hanno affermato di aver rilevato il DNA del parassita della malaria Plasmodium falciparum in diverse mummie, tra cui Tutankhamon, suggerendo che l’infezione aveva contribuito alla loro morte. Hanno anche detto di aver recuperato frammenti di DNA umano da ogni mummia testata e hanno usato i dati per costruire un albero genealogico di cinque generazioni, dai bisnonni di Tutankhamon ai due piccoli corpi trovati nella sua tomba, identificati come i suoi figli nati morti.

L’intero episodio ha solo sollevato le sopracciglia nell’altra metà della comunità. “Sono molto scettico”, dice Eske Willerslev, direttore del Center for GeoGenetics di Copenaghen, coautore di una lettera a JAMA che contesta i risultati8. La sua principale preoccupazione, condivisa da altri, era il metodo di analisi del DNA utilizzato. Piuttosto che estrarre e sequenziare il DNA, il team ha usato una tecnica chiamata fingerprinting genetico, che comporta la misurazione della dimensione dei prodotti del DNA che sono stati amplificati dalla PCR. È raramente usato negli studi sul DNA antico, dicono i critici, perché senza dati di sequenza è particolarmente difficile escludere la contaminazione. E su una mummia ben manipolata come Tutankhamon, dicono gli scettici, la contaminazione potrebbe essere diffusa.

Ossa della discordia

Il team di Tutankhamon ha effettuato molti controlli, tra cui la replica dei test da parte di diversi team nei due laboratori e il confronto delle impronte del DNA della mummia con quelle del team di ricerca per verificare la contaminazione. Zink e Pusch aggiungono che i campioni sono stati prelevati dall’interno delle ossa delle mummie dove, dicono, il DNA contaminante non avrebbe dovuto arrivare.

Zink e Pusch pensano che il processo di mummificazione abbia protetto il DNA dalla degradazione nella tomba calda rimuovendo l’acqua, che è necessaria per il meccanismo principale del decadimento del DNA, chiamato depurazione. Gli imbalsamatori egiziani asciugavano i corpi con il natron, una miscela naturale di sali, subito dopo la morte. “Gli egiziani sapevano davvero come conservare un corpo”, dice Zink. “Si liberavano dell’acqua molto velocemente”. Tutankhamon è stato anche soffocato con materiali per l’imbalsamazione e l’unzione, che si pensa contengano ingredienti come bitume, oli vegetali e cera d’api, e Pusch ritiene che abbia dato al DNA un’ulteriore protezione dagli effetti dannosi dell’acqua. Hawass non è stato direttamente coinvolto nella ricerca sul DNA, ma sostiene le conclusioni del team, dicendo che il DNA nelle mummie egiziane sembra essere ben conservato.

“Ci sono diverse cose giuste nel documento”, dice David Lambert, un ricercatore di DNA antico e biologo evolutivo alla Griffith University di Nathan, Queensland. Lambert sottolinea che il team di Tutankhamon non è stato in grado di amplificare i marcatori del cromosoma Y dalle mummie femminili, il che sostiene che la contaminazione da parte degli archeologi moderni, che sono generalmente maschi. In un lavoro non pubblicato, dice di aver amplificato il DNA da ibis mummificati, un uccello sacro nell’antico Egitto. “Siamo sicuri che i metodi tradizionali PCR funzionano con alcuni dei materiali che abbiamo”, dice.

Si pensa che i piccoli corpi sepolti con Tutankhamon siano i suoi figli nati morti.B. IVERSON & B. QUILICI

Gli scettici, tuttavia, dubitano che ci fosse abbastanza DNA rimasto in Tutankhamun perché il risultato sia reale. Dicono che un corpo mummificato assorbirebbe presto qualsiasi umidità disponibile nell’atmosfera, specialmente nelle sue ossa porose. Quando l’archeologo britannico Howard Carter aprì per la prima volta le bare di Tutankhamon nel 1925, riferì che erano state danneggiate dall’umidità. Ma è difficile per chiunque altro replicare il lavoro sul DNA senza il permesso di accedere ai campioni.

Lo studio di Tutankhamon ha lasciato il campo più diviso che mai, con una chiara frustrazione da entrambe le parti. “Non capisco la durezza della gente”, dice Pusch. “Questo è un lavoro pionieristico”. Lui e Zink dicono che stanno sequenziando il DNA dai mitocondri e dai cromosomi Y delle mummie, e prevedono di pubblicare questi risultati quest’anno.

Ma ora, dopo anni di conflitto, i progressi nella tecnologia di sequenziamento stanno cambiando il gioco. Le tecniche più recenti possono leggere frammenti molto più brevi – facilmente fino alle 30 coppie di basi che potrebbero essere trovate in una mummia egiziana di 2000 anni. “Questo spinge il tempo di sopravvivenza molto indietro”, dice Gilbert. “Cose che in passato abbiamo scartato, ora possiamo ottenere i genomi”. E, soprattutto, la velocità delle tecniche rende molto più facile sequenziare un campione più volte e di escludere la contaminazione controllando i modelli di danno caratteristici del DNA antico.

L’anno scorso, queste tecniche hanno permesso a Willerslev, Gilbert e ai loro colleghi di pubblicare la sequenza completa del genoma di un paleo-Eskimo della Groenlandia che ha circa 4.000 anni9. In poche settimane, le squadre guidate da Pääbo hanno pubblicato il genoma di un Neanderthal di 38.000 anni fa10 e di un ominino precedentemente sconosciuto della Siberia meridionale11. Nel frattempo il team di Zink è sul punto di pubblicare il genoma di Ötzi l’Uomo venuto dal ghiaccio.

Tutti questi esemplari sono stati conservati al freddo – ma Willerslev sta già utilizzando tecniche di prossima generazione per estrarre il DNA da varie mummie sudamericane, alcune delle quali sono state conservate in condizioni più calde. “Alcune stanno sicuramente funzionando”, dice. Ma, aggiunge, sta trovando un’enorme variabilità nel fatto che i campioni producano DNA – una possibile ragione per cui le mummie egiziane hanno dato risultati così contrastanti. Con il costo del sequenziamento in forte calo, i ricercatori sono in fila per provare le tecniche sulle mummie egiziane.

Zink e Pusch stanno ora negoziando il complesso percorso politico verso l’utilizzo di tecniche di nuova generazione su Tutankhamon e i suoi parenti. “Ci piacerebbe farlo”, dice Zink. “Avrebbe assolutamente senso. Il problema è farlo in Egitto”. Con nessun campione permesso fuori dal paese, dovrebbero portare le macchine di sequenziamento al Cairo, una proposta costosa. E c’è la preoccupazione, dice Zink, che tale lavoro potrebbe fornire informazioni politicamente sensibili sull’origine genetica dei faraoni, e se qualcuno dei loro discendenti è vivo oggi. “Questo va dritto alla loro storia.”

Ancora, Zink è ottimista sul fatto che il sequenziamento di prossima generazione aiuterà a riunire il campo fratturato. “Penso che sia davvero il momento di riunire le diverse parti e smettere di litigare sul lavoro degli altri”, dice. “Con il sequenziamento di prossima generazione, la gente non può semplicemente dire ‘non mi piace’. La gente deve discutere il lavoro sulla base dei dati stessi”. Willerslev è d’accordo, offrendo un raro ramo d’ulivo. “Penso che scopriremo che i credenti sono stati troppo acritici”, dice. “Ma gli scettici sono stati probabilmente troppo conservatori”.

Jo Marchant è autore di Decodificare il cielo: Solving the Mystery of the World’s First Computer.

• 1. Hawass, Z. et al. J. Am. Med. Assoc. 303, 638-647 (2010). | Articolo | ISI | ChemPort |
  2. Pääbo, S. Natura 314, 644-645 (1985). | Articolo | PubMed | ISI | ChemPort |
  3. Woodward, S. R., Weyand, N. J. & Bunnell, M. Scienza 266, 1229-1232 (1994). | Article | PubMed | ISI | ChemPort |
  4. Cooper, A. & Poinar, H. Scienza 289, 1139 (2000). | Articolo | 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). | Article | ISI | ChemPort |
  9. Rasmussen, M. et al. Nature 463, 757-762 (2010). | Articolo | PubMed | ISI | ChemPort |
  10. Green, R. E. et al. Scienza 328, 710-722 (2010). | Article | PubMed | ISI | ChemPort |
  11. Reich, D. et al. Nature 468, 1053-1060 (2010). | Articolo | PubMed | ISI | ChemPort |