• Artık antik insanların ya da farklı insan türlerinin DNAlarını elde etmek için illa ki bütünlüklü ve iyi koşullarda korunmuş bir kemik ya da diş parçasına ihtiyacımız yok. Bilim insanları toprakta milyon yıl önce yaşamış insanlara ait DNAyı ayrıştırıp incelemeyi mümkün kılan bir yöntem geliştirdi.

Arkeologlar ve antropologların karşı karşıya kaldıkları en büyük zorluk, Taş Devrinin erken dönemlerine ait insan kalıntılarının oldukça nadir oluşuydu. Bulunan kalıntılarının pek azından DNA örnekleri çıkarılabiliyordu. Ancak yeni bir teknik bugüne kadarki bilgi kıtlığımızın aşılması anlamını taşıyor.

Rusya’daki Denisovan kalıntılarının bulunduğu bir mağarada araştırma yapan İsrailli bilim insanı Viviane Slon, mağara tabanından aldığı toprağı incelediğinde tozun içinde Denisovan DNA’sı kalıntılarına rastladı. 2015 yılında yaşanan bu gelişmenin ardından Dünyanın dört bir yanında çok sayıda ekip kemiklerin ziyade, toprak içinde gizlenmiş DNA parçalarının peşine düştü. İlk alınan sonuçlar da oldukça umut verici.

New Scientist dergisinin bu hafta yayınlanan sayısındaki dosya haber Taş Devri insanlarının ve diğer insan türlerinin DNAlarının arkeoloji ve antropoloji alanında nasıl bir çığır açacağını anlatıyor.

Toprakta atalarımızın genlerinin izleri

Yeni teknikle birlikte mağaralardaki toprak ve tortularda bulunan antik DNA sayesinde artık insan kemiğine veya dişine gerek kalmadan atalarımızın genetik izlerini takip edebiliyoruz.

Bilim insanları, fosilleşmiş bir insan kalıntısı keşfettiğinde tam bir insan DNA’sını kalıntılardan nadiren çıkarabiliyor. Bunun nedeni sıcaklık, nem ve asitlik gibi çevre koşulları DNA’nın zamanla bozulmasına sebep olması. İnsan DNA’sı barındırabilecek sağlam kemikler veya dişler her zaman bulunamıyor. Ancak artık sıradan görünen, önemsemeyeceğiz bir avuç toprakta bile yüzbinlerce yıl öncesinden kalma DNA parçaları olabilir. Bu da arkeolojik çalışmaların kapsamını muazzam biçimde genişletiyor.

Antik insan DNA’sının bulunması

2015 yılında araştırmacı Viviane Slon’un deneyleri sırasında “sadece toprak” olarak görülen bir örnek, aslında insan DNA’sı taşıdığını ortaya koydu. Daha önce başkalarının toprakta hayvan DNA’sı saklı kalabileceğini göstermesi, Slon’un aklına şu fikri getirdi: Eğer aynı bölgede diğer hayvanların DNA’sı kalabiliyorsa, belki insan DNA’sı da korunmuş olabilirdi. Bundan hareket eden Slon ve ekibi böylece toprağın içinden antik insan DNA’sı (sedaDNA) elde etmeyi başardılar.

Birçok kazı alanında, insanların geride bıraktığı aletler ve izler bolca bulunuyor. Ama o bölgeyi kimin, tam olarak ne zaman kullandığını anlamak için genellikle sağlam bir kemik ya da diş şarttı. Şimdi ise o bölgenin toprak tabakalarını inceleyerek, oraya uğrayan farklı insan gruplarının (örneğin Neandertaller, Denisovalılar veya ilk modern insanlar) izlerini ayırt etmek mümkün hale geldi.

Bu yöntemin bir diğer güzel yanı, toprakta hayvan, bitki ve mikrop DNA’sının da saklı olması. Yani sadece “orada kim yaşamış?” sorusuna değil, “neler yemişler, nasıl bir ortamda yaşamışlar, çevrede hangi canlılar varmış?” gibi pek çok soruya da yanıt bulunabiliyor.

Bu işlem için nasıl bir yöntem izleniyor?

Birinci adım şüphesiz örnek toplama. Arkeologlar, mağara ya da kazı alanındaki katmanları büyük bir titizlikle inceler. Hangi toprağın hangi dönemle ilişkili olduğunu anlayabilmek için, kazılan bölge katman katman (stratigrafik olarak) kaydedilir. Bundan sonra, her bir tabakadan ya da ilgilenilen belirli alanlardan küçük toprak örnekleri alınır. Bu örnekler özel kaplarda saklanır ve laboratuvara taşınır.

Laboratuvara taşınan bu örnekler büyük bir titizlikle izole edilip korunmak zorunda. En ufak bir modern DNA sızıntısı (örneğin kazıyı yapan kişinin deri döküntüleri veya solunum yoluyla ortama karışan DNA) bu tür örnekler için büyük bir kirlilik kaynağı olabilir. Bu nedenle toprak örnekleri, “clean room” denilen, kontaminasyonun minimuma indirildiği, özel hava filtreli laboratuvarlarda inceleniyor.

DNA’nın çıkarılması işlemi ise çok yüksek teknoloji gerektiriyor. Bu aşamada toprak ya da toz örneği belli kimyasal yöntemlerle işlemden geçiriliyor. İlk aşamalarda, toprağın içindeki iri parçacıklar (küçük taş parçaları, bitki kalıntıları vb.) filtreleniyor ve ardından, toprağın içinde bulunabilecek tüm genetik materyal (bitki, hayvan, bakteri, insan) sıvı bir çözelti içine alınıyor. Burada DNA, özel kimyasallar veya manyetik boncuklar kullanılarak tutuluyor ve geri kalan tortudan ayrıştırılıyor.

DNA “zenginleştirilerek” inceleniyor

Bir sonraki işlem ise Hominin DNA’sının zenginleştirilmesi. Örneklerden elde edilen genetik karışım içinde insan DNA’sı oranı genellikle binde birden daha az oluyor. Bu nedenle araştırmacılar, “bait” ya da “probe” olarak adlandırılan özel DNA parçalarını kullanarak sadece insan (ya da Neandertal, Denisovalı vb.) DNA’sına özgü dizilimleri tanıyıp onlara bağlanıyor. Böylece, toprağın içinden gelen tüm DNA denizinin içinden insan DNA’sı çekilip alınıyor.

Son aşamada ise zenginleştirilmiş DNA, ileri teknoloji DNA dizileme cihazlarıyla okunuyor. Daha sonra araştırmacılar, elde ettikleri dizileri biyoinformatik yöntemlerle analiz ederek, DNA’nın hangi türe (örneğin Homo sapiens, Neandertal, Denisovalı) ait olduğunu ve hatta bazen hangi popülasyonun üyesi olduğunu belirler. Aynı zamanda DNA’nın eskiliğini doğrulamak için yapısındaki kimyasal değişiklikler de incelenir.

İğneyle kuyu kazmak gibi

Bu teknikteki en büyük zorluk insan DNA’sının diğer canlıların DNA’sından ayrılması. Toprakta bulunan DNA’nın çok küçük bir yüzdesi insana ait. Çoğu hayvan, bitki ya da mikroplara ait olduğu için, “iğneyle kuyu kazmak” deyimi tam da bu durumu anlatıyor. Ayrıca, DNA’nın hangi bireye ait olduğunu veya bu bireylerin aynı anda mı yoksa farklı zamanlarda mı yaşadığını anlamak da her zaman kolay değil. Buna rağmen, mağara tabakalarının dikkatli analizleri, hangi katmanın hangi döneme ait olduğunu göstererek önemli ipuçları veriyor.

Erken taş devrine ilişkin olağanüstü bilgiler yolda

Daha ılıman ve nemli bölgelerde DNA’nın bozulma ihtimali daha yüksek olsa da, İsrail ve Afrika gibi sıcak iklimlerde bile binlerce yıl öncesine ait toprak DNA’sı bulunmaya başlandı. Bu yöntem ilerledikçe, hem insanın evrimi hem de farklı coğrafyalarda birbirinden habersiz gibi görünen toplulukların gerçekte nasıl kesiştiği daha net biçimde anlaşılacak. Hatta göç yolları, beslenme alışkanlıkları ve evcilleştirmenin ilk adımları gibi konularda bile çok daha ayrıntılı bilgiler edinilebilecek.

Toprağa gömülü DNA, araştırmacılara adeta yeni bir “zaman makinesi” sunuyor. Böylece, sadece bir fosil kemiğe ya da dişe bakarak değil, o fosilin çevresindeki yaşama dair çok daha geniş bir hikâyeyi satır satır okumak mümkün hale geliyor. Bilim insanları hâlâ bu yöntemi geliştirmeye devam ettikçe, “sıradan bir avuç toprak” sayesinde atalarımızın dünyasına dair öğreneceğimiz çok şey var.

 

* * *

Örnek çalışmalar ve sonuçları

• İspanya’daki Mağaralar: El Sidrón ve Galería de las Estatuas gibi mağaralardan elde edilen toprak örnekleri, Neandertallerin hangi dönemlerde burada yaşadığını ortaya koydu. Tek bir kemik kalıntısıyla anlaşılamayacak nüfus değişimlerini topraktan okunan DNA ile görmek büyük bir yenilikti.

• Sibirya’daki Denisova Mağarası: Bu mağara, Denisova insanı adı verilen bir insan türünün fosillerine ev sahipliği yapmasıyla ünlüydü. Ancak toprağa gömülü DNA sayesinde, mağarada dönem dönem Neandertallerin ve hatta modern insanların da yaşadığı belirlendi. Bazı şaşırtıcı bilezik ve kolye benzeri süs eşyalarının acaba Denisovalılar mı yoksa Homo sapiens mi tarafından yapıldığı sorusu kısmen bu sayede yanıtlandı.