Kamerorna rullar när Carsten Pusch och Albert Zink, experter på forntida DNA, granskar en rad färgade toppar på sin datorskärm. Det blir en dramatisk paus. ”Herregud!” viskar Pusch, orden dämpas av hans kirurgiska mask. Sedan kramas de två och skakar hand, tillsammans med skratt och applåder från sina egyptiska kollegor. De har all rätt att vara nöjda med sig själva. Efter månader av mödosamt arbete har de äntligen slutfört sin analys av 3 300 år gammalt DNA från kung Tutankhamons mumie.

Den analys som presenterades i Discovery Channel-dokumentären King Tut Unwrapped förra året och som publicerades i Journal of the American Medical Association (JAMA)1, deras analys – av Tutankhamon och tio av hans släktingar – var den senaste i raden av studier som rapporterar analysen av DNA från gamla egyptiska mumier. Arbetet tycks avslöja mumiernas familjeförhållanden och deras sjukdomar, t.ex. tuberkulos och malaria, och verkar ge en aldrig tidigare skådad inblick i de gamla egyptiernas liv och hälsa och inleder en ny era av ”molekylär egyptologi”. Förutom att hälften av forskarna på området ifrågasätter varje ord av det.

Bege dig in i den forntida egyptiska DNA-världen och du ombeds att välja mellan två alternativa verkligheter: en där DNA-analyser är rutin och en där de är omöjliga. ”Området för forntida DNA är helt delat på mitten”, säger Tom Gilbert, som leder två forskningsgrupper vid Center for GeoGenetics i Köpenhamn, ett av världens främsta laboratorier för forntida DNA.

Omöjliga att lösa sina meningsskiljaktigheter publicerar de två sidorna i olika tidskrifter, deltar i olika konferenser och hänvisar till varandra som ”troende” och ”skeptiker” – när de inte helt enkelt ignorerar varandra. Tutankhamun-undersökningen återuppväckte långvariga spänningar mellan de två lägren, där skeptikerna hävdar att resultaten i denna undersökning, liksom i de flesta andra, kan förklaras av kontaminering. Nästa generations sekvenseringsteknik kan dock snart lösa upp splittringen en gång för alla genom att göra det lättare att sekvensera gammalt, nedbrutet DNA. Men för tillfället säger Zink: ”Det är som en religiös sak. Om våra artiklar granskas av någon av de andra grupperna får man revideringar som ’Jag tror inte att det är möjligt’. Det är svårt att argumentera mot det.”

Uppgång och fall

Oenigheten härrör från början av forskningen om forntida DNA. På 1980-talet arbetade en ung doktorand vid namn Svante Pääbo bakom ryggen på sin handledare vid Uppsala universitet i Sverige för att hävda att han hade gjort vad ingen annan hade trott var möjligt: klona kärn-DNA från en 2 400 år gammal egyptisk mumie2. Snart insåg forskarna att de kunde använda en ny teknik som kallas polymeraskedjereaktion (PCR) för att amplifiera små mängder DNA från antika prover. Det blev en explosion av spänning när DNA rapporterades från en rad olika forntida källor, inklusive insekter bevarade i bärnsten och till och med en 80 miljoner år gammal dinosaurie3.

Mumier som hittats i kung Tutankhamons grav står i centrum för en tvist om DNA-analys.B. IVERSON & B. QUILLICCI

Sedan kom fallet. Det visade sig att PCR, som är känslig för kontaminering i bästa fall, är särskilt riskabelt när man arbetar med små mängder gammalt, sönderslaget DNA. Bara ett spår av modernt DNA – till exempel från en arkeolog som har hanterat ett prov – kan förstöra resultatet. Dinosauriernas DNA tillhörde en modern människa, liksom Pääbos banbrytande klon. När forskarna började vidta rigorösa försiktighetsåtgärder4, bland annat genom att replikera resultaten i oberoende laboratorier, var försöken att hämta DNA från egyptiska mumier föga framgångsrika5.

Det är ingen överraskning, säger skeptikerna. DNA bryts upp med tiden, med en hastighet som ökar med temperaturen. Efter tusentals år i Egyptens varma klimat, säger de, är det ytterst osannolikt att mumier innehåller DNA-fragment som är tillräckligt stora för att amplifieras med PCR. ”Bevarandet av de flesta egyptiska mumier är helt klart dåligt”, säger Pääbo, som nu arbetar vid Max Planck Institute for Evolutionary Anthroplogy i Leipzig och är ledande inom området. Forntida-DNA-forskaren Franco Rollo vid universitetet i Camerino i Italien gick så långt att han testade hur länge mumiernas DNA kan överleva. Han kontrollerade en rad papyrusfragment av olika ålder som bevarats under liknande förhållanden som mumierna. Han uppskattade att DNA-fragment som är tillräckligt stora för att kunna identifieras med PCR – cirka 90 baspar långa – skulle ha försvunnit efter bara cirka 600 år6.

Men samtidigt har rivaliserande forskare publicerat en stadig ström av artiklar om DNA som utvunnits ur egyptiska mumier som är upp till 5 000 år gamla. Zink och hans kolleger har testat hundratals mumier och hävdar att de har upptäckt DNA från en rad olika bakterier, däribland Mycobacterium tuberculosis, Corynebacterium diphtheriae och Escherichia coli, samt de parasiter som är ansvariga för malaria och leishmaniasis.

I en uppmärksammad studie från förra året rapporterade en grupp under ledning av mikrobiologen Helen Donoghue vid University College London att de hade hittat DNA från M. tuberculosis i Dr Granvilles mumie7 – uppkallad efter läkaren Augustus Granville, den första personen som obducerade en mumie år 1825.

I fallet med tuberkulos (TB) är Donoghue åtminstone våldsamt oenig med idén att DNA inte kan överleva i egyptiska mumier. Mykobakterier som M. tuberculosis har cellväggar som är rika på lipider, vilka bryts ned långsamt och skyddar DNA, hävdar hon. Donoghue hävdar att hon i många fall har bekräftat bakteriens närvaro genom att direkt upptäcka dessa lipider. Hon säger att de extrema åtgärder mot kontaminering som de stora laboratorierna för forntida DNA kräver inte är lika viktiga för forntida mikrobiellt DNA som de är för mänskligt DNA. När allt kommer omkring, säger hon, upptäcker moderna diagnostiska laboratorier rutinmässigt tuberkulos med hjälp av PCR – vilket tyder på att testet inte är så känsligt för kontaminering som skeptikerna befarar. Donoghue anser att ”vissa av de försiktighetsåtgärder som de talar om är helt överdrivna jämfört med alla diagnostiska laboratorier i landet”.

Skeptikerna är orubbliga. Utan mycket stränga kontroller är det omöjligt att visa att alla mikrobiella sekvenser kommer från gammalt DNA och inte från besläktade moderna mikrober, säger Gilbert. ”Hur vet man att man har tuberkulos och inte någon annan bakterie med en liknande DNA-sekvens?” Han och andra kritiker anser att hela denna forskning bygger på önsketänkande.

De två grupperna har nu tröttnat på att argumentera. ”Det hanteras till stor del genom att man ignorerar varandra”, säger Ian Barnes, molekylär paleontolog vid Royal Holloway, University of London, som arbetar med DNA från gamla djur, bland annat mammutar. ”Det finns tillräckligt med döda saker runtomkring, man är inte tvungen att gå in i någon annans område.”

Ett kungligt argument

Efter JAMA-studien om Tutankhamun och hans familj återupptogs dock argumenten med kraft. Studier av mänskligt DNA från egyptiska mumier är de mest kontroversiella av alla. Ett skäl är den höga profilen för påståendena. Ett annat är att kontaminering från modernt mänskligt DNA är olidligt svårt att upptäcka, eftersom dess genetiska sammansättning är nästan identisk med den i en mänsklig mumie. Dessutom gör den begränsade tillgången till prover det svårt att kontrollera påståendena i ett oberoende laboratorium. Efter mer än ett århundrade då värdefulla artefakter flödade ut ur landet till museer och privata samlingar över hela världen införde de egyptiska myndigheterna ett förbud mot att föra bort arkeologiska prover från Egypten. De flesta icke-egyptiska forskare som vill studera mumier är begränsade till museiutställningar på andra ställen.

Arkeologen Zahi Hawass med kung Tuts mormor och mycket press.A. WAGUIH/REUTERS

Tutankhamunprojektet genomfördes av ett egyptiskt team som rekryterades av arkeologen Zahi Hawass, Egyptens högsta tjänsteman med ansvar för antikviteter. Det var den första antika DNA-studien på kungliga mumier, och landet saknade den nödvändiga expertisen. Hawass bad därför Zink, en framstående forskare vid EURAC Institute for Mummies and the Iceman i Bolzano, Italien, och Pusch, från universitetet i Tübingen, Tyskland, att agera som konsulter. Paret utformade och övervakade studien, inklusive byggandet av två särskilda laboratorier i Kairo. Laboratorierna betalades delvis av Discovery Channel, som filmade projektet.

Forskarna förnekar att tv-medverkan satte dem under överdriven press att producera dramatiska resultat. Men att arbeta för kamerorna gjorde ett utmanande projekt ännu tuffare, säger Pusch. ”Varje gång de kom in för att filma var vi tvungna att stänga laboratoriet i en vecka för att städa.” Så småningom förvisades tv-teamet och labbscenerna rekonstruerades.

I slutändan tycktes projektet vara en vild framgång, och dess resultat fick stor uppmärksamhet i pressen. Forskarna hävdade att de hade upptäckt DNA från malariaparasiten Plasmodium falciparum i flera av mumierna, däribland Tutankhamun, vilket tydde på att infektionen hade bidragit till deras död. De sade också att de hade hämtat fragment av mänskligt DNA från varje testad mumie och använt uppgifterna för att konstruera ett släktträd i fem generationer, från Tutankhamons gammelfarföräldrar till de två små kroppar som hittades i hans grav och som identifierats som hans dödfödda barn.

Helheten har bara höjt på ögonbrynen i den andra halvan av samhället. ”Jag är mycket skeptisk”, säger Eske Willerslev, chef för Köpenhamns Center for GeoGenetics, som är medförfattare till ett brev till JAMA där han bestrider resultaten8. Hans största oro, som delas av andra, var den använda DNA-analysmetoden. I stället för att extrahera och sekvensera DNA använde teamet en teknik som kallas genetiska fingeravtryck, vilket innebär att man mäter storleken på de DNA-produkter som har amplifierats genom PCR. Den används sällan i studier av forntida DNA, säger kritiker, eftersom det utan sekvensdata är särskilt svårt att utesluta kontaminering. Och på en välhanterad mumie som Tutankhamun, säger skeptikerna, kan kontaminering vara vanligt förekommande.

Stridiga ben

Tutankhamun-teamet genomförde många kontroller, bland annat replikering av testerna av olika team i de två laboratorierna och jämförelse av mumiens DNA-fingeravtryck med forskarlagets för att dubbelkolla för att undvika kontaminering. Zink och Pusch tillägger att proverna togs inifrån mumiernas ben där, menar de, kontaminerande DNA inte borde ha nått fram.

Zink och Pusch tror att mumifieringsprocessen skyddade DNA:t från att brytas ned i den heta graven genom att ta bort vatten, vilket krävs för den huvudsakliga mekanismen för DNA:s nedbrytning, kallad depurination. Egyptiska balsamerare torkade kroppar med natron, en naturligt förekommande blandning av salter, omedelbart efter döden. ”Egyptierna visste verkligen hur man bevarar en kropp”, säger Zink. ”De gjorde sig av med vattnet mycket snabbt.” Tutankhamun var också insmort med balsamerings- och smörjmedel, som tros innehålla ingredienser som bitumen, växtoljor och bivax, och Pusch tror att det gav DNA:t ytterligare skydd mot vattnets skadliga effekter. Hawass var inte direkt involverad i DNA-forskningen, men han står bakom gruppens slutsatser och säger att DNA:t i egyptiska mumier verkar vara välbevarat.

”Det finns ett antal saker som stämmer i artikeln”, säger David Lambert, forskare inom forntida DNA och evolutionsbiolog vid Griffith University i Nathan, Queensland. Lambert påpekar att Tutankhamun-teamet inte kunde amplifiera Y-kromosommarkörer från de kvinnliga mumierna, vilket talar emot kontaminering från moderna arkeologer, som i allmänhet är män. I ett opublicerat arbete säger han att han har amplifierat DNA från mumifierade ibisar, en helig fågel i det gamla Egypten. ”Vi är övertygade om att traditionella PCR-metoder fungerar med en del av det material vi har”, säger han.

De små kroppar som begravdes med Tutankhamun tros vara hans dödfödda barn.B. IVERSON & B. QUILICI

Skeptiker tvivlar dock på att det fanns tillräckligt med DNA kvar i Tutankhamun för att resultatet skulle vara verkligt. De menar att en mumifierad kropp snabbt skulle suga upp all fukt som finns i atmosfären, särskilt i dess porösa ben. När den brittiske arkeologen Howard Carter först öppnade Tutankhamons kistor 1925 rapporterade han att de hade skadats av fukt. Men det är svårt för någon annan att replikera DNA-arbetet utan tillstånd att få tillgång till proverna.

Tutankhamunstudien har gjort fältet mer splittrat än någonsin, med tydlig frustration på båda sidor. ”Jag förstår inte människors hårdhet”, säger Pusch. ”Det här är ett banbrytande arbete.” Han och Zink säger att de sekvenserar DNA från mitokondrier och Y-kromosomer från mumierna och planerar att publicera dessa resultat i år.

Men nu, efter år av konflikt, förändrar framsteg inom sekvenseringstekniken spelet. Den senaste tekniken kan läsa mycket kortare fragment – lätt ner till de 30 baspar som kan finnas i en 2 000 år gammal egyptisk mumie. ”Detta förskjuter överlevnadstiden långt bakåt i tiden”, säger Gilbert. ”Saker som vi tidigare avskrivit kan vi nu få fram genomer på.” Och, vilket är avgörande, teknikens snabbhet gör det mycket lättare att sekvensera ett prov flera gånger och att utesluta kontaminering genom att kontrollera om det finns skademönster som är karakteristiska för gammalt DNA.

Förra året gjorde dessa tekniker det möjligt för Willerslev, Gilbert och deras kollegor att publicera den fullständiga sekvensen av arvsmassan hos en paleoeskimå från Grönland som är cirka 4 000 år gammal9. Inom några veckor publicerade grupper under ledning av Pääbo arvsmassan från en 38 000 år gammal neandertalare10 och en tidigare okänd hominin från södra Sibirien11. Samtidigt är Zinks team på väg att publicera arvsmassan från ismannen Ötzi.

Alla dessa exemplar har bevarats i kyla – men Willerslev använder redan nästa generations tekniker för att extrahera DNA från olika sydamerikanska mumier, av vilka några har bevarats under varmare förhållanden. ”Vissa fungerar definitivt”, säger han. Men, tillägger han, han finner enorma variationer i huruvida proverna ger DNA – en möjlig orsak till varför egyptiska mumier har gett så motstridiga resultat. Eftersom kostnaderna för sekvensering sjunker kraftigt står forskarna i kö för att prova tekniken på egyptiska mumier.

Zink och Pusch förhandlar nu om den komplexa politiska vägen mot att använda nästa generations teknik på Tutankhamun och hans släktingar. ”Vi skulle gärna vilja göra detta”, säger Zink. ”Det skulle absolut vara vettigt. Problemet är att göra det i Egypten.” Eftersom inga prover får föras ut ur landet måste de ta sekvenseringsmaskinerna till Kairo, vilket är ett dyrt förslag. Och det finns en oro, säger Zink, för att ett sådant arbete skulle kunna ge politiskt känslig information om faraonernas genetiska ursprung och om huruvida några av deras ättlingar lever i dag. ”Detta går rakt in i deras historia.”

Zink är ändå optimistisk om att nästa generations sekvensering kommer att bidra till att föra samman det splittrade fältet igen. ”Jag tror att det verkligen är dags att föra samman de olika sidorna och sluta argumentera om varandras arbete”, säger han. ”Med nästa generations sekvensering kan folk inte bara säga ’jag gillar det inte’. Folk måste diskutera arbetet utifrån själva uppgifterna.” Willerslev håller med och erbjuder en sällsynt olivkvist. ”Jag tror att vi kommer att upptäcka att de troende har varit alltför okritiska”, säger han. ”Men skeptikerna har förmodligen varit för konservativa.”

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