De camera’s draaien terwijl oud-DNA-deskundigen Carsten Pusch en Albert Zink een rij gekleurde pieken op hun computerscherm onder de loep nemen. Er is een dramatische pauze. “Mijn god!” fluistert Pusch, de woorden gedempt door zijn chirurgisch masker. Dan omhelzen de twee elkaar en schudden elkaar de hand, begeleid door gelach en applaus van hun Egyptische collega’s. Ze hebben het volste recht om tevreden te zijn met zichzelf. Na maanden van nauwgezet werk hebben ze eindelijk hun analyse voltooid van het 3300 jaar oude DNA van de mummie van koning Toetanchamon.

Hun analyse – van Toetanchamon en tien van zijn verwanten – werd vorig jaar uitgezonden in de Discovery Channel documentaire King Tut Unwrapped en gepubliceerd in het Journal of the American Medical Association (JAMA)1. Het was de laatste in een reeks van studies waarin de analyse van DNA van oude Egyptische mummies werd gerapporteerd. Het werk lijkt een ongekend inzicht te verschaffen in het leven en de gezondheid van de oude Egyptenaren en luidt een nieuw tijdperk van “moleculaire Egyptologie” in. Behalve dan dat de helft van de onderzoekers op dit gebied elk woord ervan in twijfel trekken.

Betreed de wereld van het oude Egyptische DNA en je wordt gevraagd te kiezen tussen twee alternatieve werkelijkheden: één waarin DNA-analyse routine is, en de andere waarin het onmogelijk is. “Het veld van het Oud-Egyptisch DNA is absoluut in tweeën gedeeld,” zegt Tom Gilbert, die aan het hoofd staat van twee onderzoeksgroepen bij het Center for GeoGenetics in Kopenhagen, een van ’s werelds meest vooraanstaande laboratoria voor Oud-Egyptisch DNA.

Omdat ze er niet in slagen hun meningsverschillen op te lossen, publiceren beide partijen in verschillende tijdschriften, wonen ze verschillende conferenties bij en verwijzen ze naar elkaar als ‘gelovigen’ en ‘sceptici’ – wanneer ze elkaar tenminste niet gewoon negeren. Het Toetanchamon-onderzoek heeft de aloude spanningen tussen de twee kampen weer doen oplaaien, waarbij de sceptici beweerden dat de resultaten in dit onderzoek, net als in de meeste andere, verklaard kunnen worden door besmetting. Met sequencing-technieken van de volgende generatie kan deze tegenstelling binnenkort wellicht voorgoed worden opgelost, omdat het dan gemakkelijker wordt om de sequentie te bepalen van oud, aangetast DNA. Maar voor nu, zegt Zink, “is het als een religieus iets. Als onze artikelen worden beoordeeld door een van de andere groepen, krijg je revisies als ‘Ik geloof niet dat het mogelijk is’. Het is moeilijk om daar tegenin te gaan.”

Opkomst en ondergang

De onenigheid stamt uit de begintijd van het ancient-DNA onderzoek. In de jaren ’80 beweerde een jonge promovendus, Svante Pääbo, achter de rug van zijn promotor aan de Universiteit van Uppsala in Zweden dat hij had gedaan wat niemand voor mogelijk had gehouden: het klonen van nucleair DNA van een 2400 jaar oude Egyptische mummie2. Al snel realiseerden onderzoekers zich dat zij een nieuwe techniek, polymerase kettingreactie (PCR) genaamd, konden gebruiken om minuscule hoeveelheden DNA van oude monsters te amplificeren. Er ontstond een uitbarsting van opwinding toen DNA werd gerapporteerd uit een reeks oude bronnen, waaronder in barnsteen bewaarde insecten en zelfs een 80 miljoen jaar oude dinosaurus3.

Mummies gevonden in het graf van Koning Toetanchamon staan in het middelpunt van een geschil over DNA-analyse.B. IVERSON & B. QUILLICCI

Toen kwam de val. Het bleek dat PCR, dat in het beste geval al gevoelig is voor vervuiling, bijzonder riskant is wanneer gewerkt wordt met minieme hoeveelheden oud, opgebroken DNA. Slechts een spoor van modern DNA – bijvoorbeeld van een archeoloog die een monster had gehanteerd – kan een resultaat tenietdoen. Het ‘dinosaurus’-DNA behoorde toe aan een moderne mens, net als Pääbo’s baanbrekende kloon. Toen onderzoekers eenmaal strenge voorzorgsmaatregelen gingen nemen4 , waaronder het repliceren van resultaten in onafhankelijke laboratoria, hadden de pogingen om DNA van Egyptische mummies terug te vinden weinig succes5. DNA valt na verloop van tijd uiteen, met een snelheid die toeneemt met de temperatuur. Na duizenden jaren in het hete klimaat van Egypte, zeggen zij, is het uiterst onwaarschijnlijk dat mummies DNA-fragmenten bevatten die groot genoeg zijn om met PCR te worden versterkt. “De conservering van de meeste Egyptische mummies is duidelijk slecht,” zegt Pääbo, nu aan het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie in Leipzig en een leider op dit gebied. Ancient-DNA-onderzoeker Franco Rollo van de Universiteit van Camerino in Italië ging zelfs zo ver dat hij testte hoe lang mummie-DNA zou kunnen overleven. Hij controleerde een reeks papyrusfragmenten van verschillende leeftijden, die in soortgelijke omstandigheden als de mummies bewaard waren gebleven. Hij schatte dat DNA-fragmenten die groot genoeg waren om met PCR te worden geïdentificeerd – ongeveer 90 basenparen lang – na slechts ongeveer 600 jaar6 zouden zijn verdwenen.

Terwijl hebben rivaliserende onderzoekers een gestage stroom van artikelen gepubliceerd over DNA afkomstig van Egyptische mummies die tot 5000 jaar oud zijn. Zink en zijn collega’s hebben honderden mummies getest, en beweren DNA te hebben ontdekt van een reeks bacteriën, waaronder Mycobacterium tuberculosis, Corynebacterium diphtheriae en Escherichia coli, alsmede de parasieten die verantwoordelijk zijn voor malaria en leishmaniasis.

In een spraakmakende studie van vorig jaar meldde een team onder leiding van microbiologe Helen Donoghue van het University College London DNA te hebben gevonden van M. tuberculosis in Dr. Granville’s mummie7 – genoemd naar de arts Augustus Granville, de eerste persoon die autopsie op een mummie verrichtte, in 1825.

In het geval van tuberculose (TB) althans, is Donoghue het ten stelligste oneens met het idee dat DNA niet kan overleven in Egyptische mummies. Mycobacteriën zoals M. tuberculosis hebben celwanden die rijk zijn aan lipiden, die langzaam afbreken en het DNA beschermen, betoogt zij. Donoghue beweert dat zij in veel gevallen de aanwezigheid van de bacterie heeft bevestigd door deze lipiden rechtstreeks te detecteren. Ze zegt dat de extreme anti-contaminatie maatregelen die door de grote ancient-DNA laboratoria worden geëist, niet zo essentieel zijn voor antiek microbieel DNA als ze zijn voor menselijk DNA. Tenslotte, zegt ze, detecteren moderne diagnostische laboratoria routinematig TB met behulp van PCR – wat suggereert dat de test niet zo gevoelig is voor besmetting als de sceptici vrezen. Volgens Donoghue “zijn sommige van de voorzorgsmaatregelen waarover zij spreken totaal overdreven in vergelijking met elk diagnostisch laboratorium in het land”.

De sceptici zijn onbewogen. Zonder zeer strenge controles is het onmogelijk om aan te tonen dat microbiële sequenties afkomstig zijn van oud DNA en niet van verwante moderne microben, zegt Gilbert. “Hoe weet je dat je TB hebt en niet een andere bacterie met een soortgelijke DNA-sequentie?” Hij en andere critici menen dat dit hele corpus van onderzoek gebaseerd is op wishful thinking.

De twee groepen zijn nu moe geworden van het ruziën. “Het is grotendeels opgelost door elkaar te negeren,” zegt Ian Barnes, een moleculair paleontoloog aan Royal Holloway, University of London, die werkt aan DNA van oude dieren, waaronder mammoeten. “Er is genoeg dood spul in de buurt, je bent niet verplicht om in andermans gebied te komen.”

Een koninklijk argument

Na de JAMA-studie over Toetanchamon en zijn familie, echter, hervatten de argumenten in kracht. Studies van menselijk DNA van Egyptische mummies zijn de meest controversiële van allemaal. Een van de redenen is het hoge profiel van de beweringen. Een andere reden is dat besmetting met modern menselijk DNA ondraaglijk moeilijk op te sporen is, omdat de genetische opmaak bijna identiek is aan die van een menselijke mummie. Daar komt nog bij dat de beperkte toegang tot monsters het moeilijk maakt om eventuele beweringen in een onafhankelijk laboratorium te controleren. Na meer dan een eeuw waarin waardevolle artefacten het land uitstroomden naar musea en particuliere collecties over de hele wereld, hebben de Egyptische autoriteiten een verbod ingesteld op het weghalen van archeologische monsters uit Egypte. De meeste niet-Egyptische onderzoekers die mummies willen bestuderen, zijn beperkt tot museumexposities elders.

Archeoloog Zahi Hawass met de grootmoeder van Koning Toet en veel pers.A. WAGUIH/REUTERS

Het Toetanchamon-project werd uitgevoerd door een Egyptisch team dat was aangeworven door archeoloog Zahi Hawass, de Egyptische topambtenaar belast met oudheden. Het was het eerste antieke-DNA-onderzoek op koninklijke mummies, en het land beschikte niet over de nodige expertise. Daarom vroeg Hawass aan Zink, een vooraanstaand onderzoeker aan het EURAC-Instituut voor Mummies en de Iceman in Bolzano, Italië, en aan Pusch, van de Universiteit van Tübingen, Duitsland, om als adviseurs op te treden. Het tweetal ontwierp en overzag het onderzoek, met inbegrip van de bouw van twee speciale laboratoria in Cairo. De laboratoria werden gedeeltelijk betaald door Discovery Channel, dat het project filmde.

De onderzoekers ontkennen dat de betrokkenheid van de televisie hen onder buitensporige druk zette om dramatische resultaten te produceren. Maar het werken voor de camera’s maakte een uitdagend project nog zwaarder, zegt Pusch. “Elke keer als ze kwamen filmen, moesten we het lab een week sluiten om schoon te maken. Uiteindelijk werd de TV-ploeg verbannen en werden de labscènes gereconstrueerd.

Op het einde leek het project een wild succes te worden, en de bevindingen trokken brede persaandacht. De onderzoekers beweerden in verschillende mummies, waaronder Toetanchamon, DNA van de malariaparasiet Plasmodium falciparum te hebben aangetroffen, wat suggereert dat de infectie tot hun dood had bijgedragen. Ze zeiden ook dat ze fragmenten van menselijk DNA uit elke onderzochte mummie hadden gehaald en de gegevens hadden gebruikt om een stamboom van vijf generaties te construeren, van Toetanchamons overgrootouders tot de twee kleine lichamen die in zijn tombe zijn gevonden en die zijn geïdentificeerd als zijn doodgeboren kinderen.

De hele episode heeft alleen de wenkbrauwen doen fronsen in de andere helft van de gemeenschap. “Ik ben zeer sceptisch”, zegt Eske Willerslev, directeur van het Copenhagen’s Center for GeoGenetics, die co-auteur was van een brief aan JAMA waarin hij de resultaten betwistte8. Zijn grootste zorg, die door anderen wordt gedeeld, is de gebruikte methode voor DNA-analyse. In plaats van DNA te extraheren en te sequencen, gebruikte het team een techniek die genetische vingerafdrukken wordt genoemd, waarbij de grootte wordt gemeten van de DNA-producten die door PCR zijn geamplificeerd. Critici zeggen dat deze techniek zelden wordt gebruikt bij antiek DNA-onderzoek, omdat het zonder sequentiegegevens bijzonder moeilijk is om vervuiling uit te sluiten. En op een goed behandelde mummie als Toetanchamon, zo zeggen sceptici, zou besmetting wel eens schering en inslag kunnen zijn.

Omstreden botten

Het team van Toetanchamon voerde veel controles uit, waaronder replicatie van de tests door verschillende teams in de twee laboratoria en het vergelijken van de DNA-vingerafdrukken van de mummie met die van het onderzoeksteam om kruiselings te controleren op verontreiniging. Zink en Pusch voegen eraan toe dat de monsters werden genomen uit de botten van de mummies, waar volgens hen verontreinigend DNA niet had mogen komen.

Zink en Pusch denken dat het mummificatieproces het DNA beschermde tegen afbraak in de hete tombe door water te verwijderen, dat nodig is voor het belangrijkste mechanisme van DNA-afbraak, depurinatie genaamd. Egyptische balsemers droogden lichamen met natron, een natuurlijk voorkomend mengsel van zouten, onmiddellijk na de dood. “De Egyptenaren wisten echt hoe ze een lichaam moesten conserveren,” zegt Zink. “Ze raakten het water heel snel kwijt.” Toetanchamon werd ook ingesmeerd met balsem- en zalfmiddelen, die vermoedelijk ingrediënten bevatten als bitumen, plantenoliën en bijenwas, en Pusch gelooft dat dit het DNA extra bescherming gaf tegen de schadelijke effecten van water. Hawass was niet direct betrokken bij het DNA-onderzoek, maar hij blijft bij de conclusies van het team en zegt dat het DNA in Egyptische mummies goed bewaard lijkt te zijn gebleven.

“Er zijn een aantal dingen goed in het artikel,” zegt David Lambert, een oud-DNA-onderzoeker en evolutiebioloog aan de Griffith Universiteit in Nathan, Queensland. Lambert wijst erop dat het team van Toetanchamon niet in staat was om Y-chromosoom markers van de vrouwelijke mummies te amplificeren, wat pleit tegen besmetting door moderne archeologen, die over het algemeen mannen zijn. In ongepubliceerd werk zegt hij dat hij DNA heeft geamplificeerd van gemummificeerde ibissen, een heilige vogel in het oude Egypte. “We zijn ervan overtuigd dat traditionele PCR-methoden werken met een deel van het materiaal dat we hebben,” zegt hij.

Tiny bodies buried with Tutankhamun are thought to be his stillborn children.B. IVERSON & B. QUILICI

Sceptici betwijfelen echter of er voldoende DNA in Toetanchamon was achtergebleven om het resultaat echt te laten zijn. Zij zeggen dat een gemummificeerd lichaam snel al het vocht uit de atmosfeer zou opnemen, vooral in zijn poreuze botten. Toen de Britse archeoloog Howard Carter in 1925 voor het eerst de kisten van Toetanchamon opende, meldde hij dat ze door vocht waren aangetast. Maar het is moeilijk voor iemand anders om het DNA-werk te repliceren zonder toestemming voor toegang tot de monsters.

Het Toetanchamon-onderzoek heeft het veld meer verdeeld dan ooit gemaakt, met duidelijke frustratie aan beide kanten. “Ik begrijp de hardheid van de mensen niet,” zegt Pusch. “Dit is baanbrekend werk.” Hij en Zink zeggen dat ze DNA van de mitochondriën en Y-chromosomen van de mummies sequencen, en van plan zijn om deze resultaten dit jaar te publiceren.

Maar nu, na jaren van conflict, veranderen stappen in sequencingtechnologie het spel. De nieuwste technieken kunnen veel kortere fragmenten lezen – gemakkelijk tot op de 30 basenparen die in een 2000 jaar oude Egyptische mummie kunnen worden gevonden. “Dat duwt de overlevingstijd een stuk terug,” zegt Gilbert. “Dingen die we in het verleden afschreven, kunnen we nu in ons genoom terugvinden.” En van cruciaal belang is dat de snelheid van de technieken het veel gemakkelijker maakt om een monster meerdere malen te sequencen en om besmetting uit te sluiten door te controleren op schadepatronen die kenmerkend zijn voor antiek DNA.

Vorig jaar stelden deze technieken Willerslev, Gilbert en hun collega’s in staat om de volledige genoomsequentie te publiceren van een paleo-Eskimo uit Groenland die zo’n 4000 jaar oud is9. Binnen enkele weken publiceerden teams onder leiding van Pääbo het genoom van een 38.000 jaar oude Neanderthaler10 en een tot dan toe onbekende homin uit Zuid-Siberië11. Ondertussen staat het team van Zink op het punt het genoom van Ötzi de Iceman te publiceren.

Al deze specimens werden in de kou bewaard – maar Willerslev gebruikt nu al next-generation technieken om DNA te extraheren uit verschillende Zuid-Amerikaanse mummies, waarvan sommige in warmere omstandigheden bewaard zijn gebleven. “Sommige werken zeker,” zegt hij. Maar, voegt hij eraan toe, hij vindt een enorme variabiliteit in de vraag of monsters DNA opleveren – een mogelijke reden waarom Egyptische mummies zulke tegenstrijdige resultaten hebben opgeleverd. Nu de kosten van sequencing sterk dalen, staan onderzoekers in de rij om de technieken op Egyptische mummies uit te proberen.

Zink en Pusch onderhandelen nu over de ingewikkelde politieke weg naar het gebruik van next-generation technieken op Toetanchamon en zijn verwanten. “We zouden dit heel graag doen,” zegt Zink. “Het zou absoluut zinvol zijn. Het probleem is om het in Egypte te doen.” Omdat er geen monsters het land uit mogen, zouden ze de sequencing machines naar Caïro moeten brengen, een dure aangelegenheid. Zink vreest dat dit politiek gevoelige informatie kan opleveren over de genetische oorsprong van de farao’s, en of er nog afstammelingen van hen in leven zijn. “Dit raakt hun geschiedenis.”

Toch is Zink optimistisch dat next-generation sequencing zal helpen om het versplinterde veld weer bij elkaar te brengen. “Ik denk dat het echt tijd is om de verschillende kanten bij elkaar te brengen en te stoppen met ruziën over elkaars werk,” zegt hij. “Met next-generation sequencing kunnen mensen niet gewoon zeggen ‘ik vind het niks’. Mensen moeten het werk bespreken op basis van de gegevens zelf.” Willerslev is het daarmee eens en biedt een zeldzame olijftak aan. “Ik denk dat we zullen ontdekken dat de gelovigen te onkritisch zijn geweest,” zegt hij. “Maar de sceptici zijn waarschijnlijk te conservatief geweest.”

Jo Marchant is auteur van 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). | ISI | ChemPort |
  2. Pääbo, S. Nature 314, 644-645 (1985). | Article | PubMed | ISI | ChemPort |
  3. Woodward, S. R., Weyand, N. J. & Bunnell, M. Science 266, 1229-1232 (1994). | Article | 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).
  9. Rasmussen, M. et al. Nature 463, 757-762 (2010). | Green, R. E. et al. Science 328, 710-722 (2010).
  10. Reich, D. et al. Nature 468, 1053-1060 (2010). | Artikel: PubMed: ISI: ChemPort: