ارتباط باستان‌شناسی و ژنتیک (قسمت چهارم)

ارتباط باستان‌شناسی و ژنتیک (قسمت چهارم)

«ارتباط باستان‌شناسی و ژنتیک» عنوان مقاله‌ای است که در کتاب Environmental Archaeology/Current Theoretical and Methodological Approaches، در تاریخ 12 آپریل 2018 منتشر شده است؛ نویسندگان این مقاله Ophélie Lebrasseur و Hannah Ryan از بخش بیوباستان‌شناسی و دیرین‌ژنتیک‌شناسی دانشکده آکسفورد؛ Cinthia Abbona از موزه تاریخ طبیعی سن رافائل در آرژانتین هستند. در راستای معرفی علوم میان‌رشته‌ای و سوابق و تاریخچه آن، خانم دکتر فائزه عزیزی، متخصص ژنتیک پزشکی، به ترجمه این مقاله پرداخته که به صورت دنباله‌دار هر هفته یک بخش از آن را منتشر می‌کنیم.

نمونه

از جمله نکات مهمی که قبل از بررسی‌های ژنتیکی باید مورد توجه قرار گیرد عبارت است از:  نمونه مورد مطالعه، میزان حفظ آن و در دسترس بودن اطلاعات مرجع. بیشتر تحقیقات ژنتیکی آموزنده است زیرا تغییرات ژنوم را با گذشت زمان و مکان مقایسه می‌کند، اما وجود تعداد بیشتر نمونه‌ها  از گونه‌های مشابه معمولاً برای مقایسه‌ی مناسب، ضروری است. پس از شناسایی چندین نمونه با حفظ شدگی مناسب، باید توالی‌های مرجع مناسبی یافت. از آنجا که  حتی در بهترین حالت نیز استخراج ماده ژنتیکی از مواد باستانی همچنان شامل توالی‌های آلاینده‌ایی است که می‌تواند منجر به مخدوش شدن دادهها گردد، توالی‌های به دست آمده باید با یک توالی مدرن از گونه‌های مورد بررسی مطابقت داده شود (یا به عبارت دیگر تراز شوند).

4.1.1 وفور سوابق  باستان‌شناسی

در حالی که بررسی DNA باستانی برای داشتن نگاهی عمیق و مستقیم به گذشته ضروری است ، اما بیشتر اطلاعات کسب شده از آن‌ها به بقایای یافته‌های باستانی و همچنین تاریخ‌های منتسب به آن‌ها متکی است. برخی از مناطق جغرافیایی از نظر تحقیقات باستان‌شناسی بیشتر از سایر مناطق مورد توجه قرار گرفته‌اند، که در حال حاضر منجر به احیاء بقایای جانوران می‌شود؛ مورد مشابهی را نیز می‌توان برای هومونیدها ایجاد کرد. علاوه بر این، با اینکه معمولاً موزه‌ها دارای بایگانی‌های عالی از مجموعه‌های خود هستند، اما برخی از آنها فاقد اطلاعات مفید در راستای کمک به تجزیه و تحلیل ژنتیک و تفاسیر باستان‌شناسی هستند. اطلاعات محوطه باستانی ممکن است به دلایل گوناگون مانند کاوش‌های غیرقانونی و یا  کاوش‌های ضعیف که بیشتر جنبه سرگرمی داشته تا یک تحقیق علمی از دست رفته باشند.

ارتباط باستان‌شناسی و ژنتیک دکتر عزیزی، متخصص ژنتیک پزشکی، به ترجمه این مقاله پرداخته
ارتباط باستان‌شناسی و ژنتیک

4.1.2 نیاز به توالی مرجع

  هم اکنون توالی ژنومی بسیاری از انسان‌ها و حیوانات اهلی در اختیار محققان قرار دارد. اما اگر تمرکز بر روی یک موجود در شرایط محیطی مصنوعی باشد، توالی‌های ژنتیکی قبلی منتشر شده چندان قابل اعتماد و استناد نیست. علاوه بر این، توالی مرجع باید حتما ناحیه ژنومی هدف را پوشش بدهد. معمولاً توالی‌های مورد بررسی میتوکندریایی یا ریبوزومی هستند، اما در نهایت منطقه مورد نظر، بستگی به مسئله باستان‌شناسی خواهد داشت. بسته به تجزیه و تحلیل آماری، حتی ممکن است نیاز به کپی‌های متعدد ژنوم هدف باشد تا بتوان در مقایسه با تغییرات ژنتیکی مدرن، تغییرات گذشته را  به درستی درک کرد. توالی‌های مرجع را می‌توان در پایگاه داده عمومی مانند  (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/ ) NCBI و یا (http://www.ebi.ac.uk) EBI  جستجو کرد. بدون داشتن پایگاه داده و نکات یاد شده، تحقیقات ژنتیک به درستی پیش نخواهد رفت.

4.2 انتخاب نشانگرهای ژنتیکی

تا زمان توسعه NGS یا توالی نسل بعدی،  mtDNA نشانگر ژنتیكی بود كه در مطالعات باستان شناسی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گرفت. با این حال، با توسعه تکنیک‌های قدرتمند‌تر، تعیین توالی، پلی مورفیسم چندریخی تک نوکلئوتیدی یا SNP ها به طور فزاینده‌ای محبوبیت یافت. در ادامه ماهیت هر یک از این نشانگرهای ژنتیکی از جمله مزایای آن‌ها که باید هنگام طراحی یک پروژه تحقیقاتی در نظر گرفته شود شرح داده شده است.

4.2.1  دی‌ان‌ای میتوکوندریایی (mtDNA)

 در حالی که بیشتر DNA ما در کروموزوم‌های هسته‌ایی است اما بخش کوچکی از آن در اندامکی به نام میتوکندری سیتوپلاسمی جای دارد. این اندامک دارای DNA حلقوی کوچک با کپی‌های زیاد است که مسئول کدگذاری پروتئین‌ها و اسید ریبونوکلئیک‌های (RNA) میتوکندریایی بوده و وظیفه تولید انرژی در سلول را دارا است (Savolainen,1999). حتی با وجود کوچکی سایز mtDNA در مقایسه یا ژنوم هسته‌ایی، بسیاری از مطالعات فیلوژنتیکی، جمعیتی و سیستماتیک مولکولی با استفاده از اطلاعات mtDNA انجام می‌شود. تکثیر DNA میتوکندری به دلیل تعداد زیاد نسخه‌های موجود در هر سلول، نسبتاً آسان است. در مقابل هر نسخه از ژنوم هسته‌ای، هزاران نسخه از ژنوم میتوکندری وجود دارد. در واقع بسته به نوع سلول بین 1000 تا 10000 میتوکندری در هرسلول یافت می‌شود، و 2 تا 10 مولکول mtDNA را می‌توان در هر میتوکندری یافت. بنابراین تعداد مولکولهای mtDNA در یک سلول بین 2000 تا 100000 متغیر است (Savolainen,1999). این یک چشم انداز جذاب هنگام برخورد با مقدار بسیار کمی از DNA یا نمونه‌های باستانی است. به عنوان مثال، در پزشکی قانونی، موهای یک سگ در صحنه جرم، با استفاده از mtDNA، با موفقیت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت (Angleby and Savolainen 2005؛ Savolainen 1999). اخیراً، مطالعه‌‌ی توسعه‌ یافته‌ای بر روی بقایای چندین سگ‌سان باستانی با استفاده از ژنوم کامل میتوکندری انجام شده است که بر اساس نتایج قدمت برخی از آن‌ها به 36000  سال پیش منتسب شده است (Thalmann et al. 2013).

DNA میتوکندریایی به‌طور انحصاری از مادر به ارث می‌رسد. این حقیقت که mtDNA از طریق مادری به ارث می‌رسد محققان را قادر می‌سازد تا سلسله‌ی نسل مادری را در طی زمان ردیابی کنند (به طریق مشابه DNAهای کروموزوم Y که از طریق پدری به ارث می‌رسد برای دنبال کردن سلسله‌ی نسل پدری به‌کار می‌رود). این کار در انسان‌ها به وسیله‌ی آنالیز توالی یک یا چند بخش از نواحی کنترل HVR1) یا (HVR2 بس متغیر (hypervariable) ، مولکول  mtDNA  و در قالب یک تست DNA نسب شناسانه انجام می‌شودHVR1  از حدود ۴۴۰ جفت باز (Base pair) تشکیل شده‌است. این ۴۴۰ جفت باز با نواحی کنترل افراد دیگر (اشخاص دیگر یا منابع موجود در دیتابیس) به منظور مشخص کردن شجره‌ی مادری مقایسه می‌شوند. از آنجا که mtDNA به‌طور کامل بکر نمانده و نرخ جهش سریعی دارد، می‌تواند برای بررسی روابط تکاملی ارگانیسم‌ها مفید واقع شود. در واقع می‌توان توالی mtDNAها را در گونه‌های مختلف مشخص کرد و با مقایسه آن‌ها یک درخت تکاملی ترسیم کرد. از آنجا که mtDNA از مادر به فرزند منتقل می‌شود می‌توان از آن به عنوان ابزاری مفید در تحقیقات نسب‌شناسی برای پیدا کردن اجداد مادری فرد استفاده کرد. نهایتا اینکه در DNA میتوکندری نوترکیب اتفاق نیفتاده و تمامی تغییرات در نتیجه جهش هستند (لارسون 2011) و این موضوع باعث کاهش تعداد سناریو در تفسیر نتایج می‌شود.

منابع در قسمت پایانی ارائه خواهد شد
close

۲ thoughts on “ارتباط باستان‌شناسی و ژنتیک (قسمت چهارم)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *