Ученые ЮФУ предложили экспресс-метод для отбора древних костей по содержанию углерода

Фото: пресс-служба ЮФУ

Исследователи Южного федерального университета разработали метод, который позволяет за несколько часов и с минимальными затратами определить, сохранилась ли в древних костных останках ДНК, пригодная для генетического анализа.

Так сотрудники ЮФУ установили количественные зависимости успешности выделения и типирования древней ДНК от содержания органического углерода в костной ткани. Этот подход поможет палеогенетикам по всему миру экономить время и ресурсы, отбирая для дорогостоящих исследований только самые перспективные образцы.

Все дело в том, что именно углерод составляет основу наших клеток, ДНК и белков. И даже когда человек умирает, то молекулы углерода остаются в костях. Но спустя столетия понять, сохранилась ли в древних останках ДНК, пригодная для анализа, — непросто. Все дело в том, что молекулы нуклеиновых кислот разрушаются, фрагментируются и химически модифицируются.

Ученые Южного федерального университета под руководством сотрудников ЮНЦ РАН апробировали методику предварительной «сортировки» археологических образцов, который позволяет с высокой вероятностью предсказать успех исследования. В работе были изучены костные останки из курганов Ростовской области, датируемые VII–IX веками и принадлежащие представителям Хазарского каганата.

Было измерено содержание общего органического углерода (ТОС) в костных фрагментах. После чего ученые сопоставили эти показатели с успешностью выделения ДНК и последующего генотипирования. Выяснилось, что чем выше содержание органического углерода в кости, тем больше шансов получить полноценный генетический профиль.

«Мы обнаружили, что эффективность ПЦР-генотипирования и успешность последующего высокопроизводительного секвенирования напрямую коррелируют с количеством органического углерода в образце. Если содержание ТОС ниже 8 процентов, шансы на успех минимальны. Образцы с показателем 8–9,9 процента могут дать результат при стандартном ПЦР-анализе, а для наиболее сложных и дорогостоящих методов, таких как NGS, лучше отбирать образцы с содержанием углерода выше 9,9 процента», – рассказал д.б.н., доцент, заведующий научной лабораторией "Идентификация объектов биологического происхождения ЮФУ" Игорь Корниенко.

На основе полученных данных ученые предложили экономически эффективную стратегию отбора палеобиологического материала, позволяя отбраковать заведомо неперспективные образцы на самом раннем этапе Анализ содержания органического углерода занимает всего несколько часов и стоит в несколько раз дешевле, чем полный цикл выделения и генотипирования ДНК.

Отметим, что масштабы палеогенетических проектов в России сегодня перешли от изучения единичных находок к системному анализу целых некрополей. На базе научной лаборатории «Идентификация объектов биологического происхождения» ЮФУ данные исследования проводятся ежегодно, реализуя полный цикл палеогенетического анализа — от лабораторной экстракции ДНК из археологического материала до сложной биоинформатической обработки данных.

Благодаря новому методу донских ученых можно будет на раннем этапе отсекать до 30–40 % заведомо бесперспективного материала, что в масштабах страны экономит миллионы рублей бюджетных средств, затрачиваемых на дорогостоящие реактивы и ускоряет время исследования.

«Разработанная методика уже подтвердила свою эффективность на материале хазарских курганов. В перспективе она может стать стандартным этапом предварительной обработки археологических образцов во всем мире — от подготовки к палеогенетическим исследованиям до отбора материалов для музейных коллекций, где важно сохранить ценные образцы для будущих исследований», – отметила к.б.н., старший преподаватель кафедры генетики Академии биологии и медицины Д.И. Ивановского ЮФУ Ольга Арамова.