Αρχαίο DNA: αναζητώντας τους κρίκους του παρελθόντος

Οι εμβληματικοί πολιτισμοί της Εποχής του Χαλκού (3,200/3,000-1,100 π.Χ.) στο Αιγαίο δηλ. ο Κυκλαδικός, ο Μινωικός, και ο Ελλαδικός έχουν διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην διαμόρφωση βασικών πολιτισμικών και κοινωνικών καινοτομιών όπως η αστικοποίηση, οι σύνθετες κοινωνικές δομές, η τεχνολογική και η αγροτική εξειδίκευση καθώς και η ανάπτυξη της γραφής, που επηρέασαν σημαντικά τον Ευρωπαϊκό πολιτισμό.

Η αυξανόμενη οικονομική και πολιτιστική δράση που αναπτύχθηκε στο Αιγαίο κατά την Εποχή του Χαλκού σύμφωνα με πολλούς μελετητές έθεσε τις βάσεις για τα σύγχρονα οικονομικά συστήματα – συμπεριλαμβανομένου του καπιταλισμού, των πολιτικών και οικονομικών ανταλλαγών και του παγκόσμιου εμπορίου.

Στην μελέτη (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867421003706) που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό CELL αναλύσαμε τα αρχαιότερα γονιδιώματα (το σύνολο του γενετικού υλικού δηλ. του DNA που βρίσκεται στον πυρήνα των κυττάρων) αυτής της περιόδου. Χρησιμοποιώντας μεθόδους πληθυσμιακής γενετικής και μηχανικής μάθησης ανοίξαμε την πόρτα για την εφαρμογή της τεχνητής νοημοσύνης σε δεδομένα παλαιογονιδιωματικής με σκοπό την ανασύσταση της δημογραφικής ιστορίας παρελθόντων πληθυσμών. Η κύρια πρόκληση για την ομάδα μας συνίστατο στο να υπερπηδήσει προβλήματα μηχανικής μάθησης που σχετίζονται με τις ιδιότητες του αρχαίου DNA. Το αρχαίο DNA σε σύγκριση με γενετικό υλικό που μελετάται από σύγχρονους ανθρώπους είναι κατακερματισμένο και χημικά τροποποιημένο λόγω των ταφονομικών συνθηκών (π.χ. υγρασία, θερμοκρασία, pH). Χρειάστηκε να αναλύσουμε δεκάδες δείγματα ανθρώπων της Εποχής του Χαλκού για να μπορέσουμε να εντοπίσουμε έξι δείγματα στα οποία το γενετικό υλικό διατηρήθηκε επαρκώς. Όταν επιλύθηκε αυτό το πρόβλημα, καταφέραμε να δοκιμάσουμε διαφορετικά σενάρια δημογραφικών μεταβολών στην ιστορία του Αιγαίου κατά την Εποχή του Χαλκού.

Καλλιτεχνική αναπαράσταση που δημιουργήθηκε από την συγγραφέα της επιστημονικής εργασίας κ. Olga Dolgova. Αντιπροσωπεύει τη γονιδιωματική ιστορία των πολιτισμών του Αιγαίου της Εποχής του Χαλκού που συνάγεται από αρχαιολογικά δεδομένα και παλαιογενετικές αναλύσεις χρησιμοποιώντας τεχνητή νοημοσύνη.

Η ανάλυση των αρχαίων γονιδιωμάτων έδειξε ότι οι πληθυσμοί του Αιγαίου ήταν γενετικά όμοιοι παρά τον πολιτιστικό τους διαχωρισμό (Κυκλαδικό, Μινωικό, Ελλαδικό) ιδιαίτερα κατά την πρώιμη φάση της Εποχής του Χαλκού (3,200-2,000 π.Χ.) και είχαν γενετική συνέχεια με τους προγενέστερους Νεολιθικούς πληθυσμούς του Ελλαδικού χώρου (6,500-3,300 π.Χ.). Επηρεάστηκαν όμως και από μια σχετικά μικρής κλίμακας μετανάστευση από τα ανατολικά του Αιγαίου. Αυτή η γονιδιακή ροή, αν και σε μικρή κλίμακα, συμπίπτει με πολιτιστικές καινοτομίες που εμφανίστηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου στο Αιγαίο και επιβεβαιώνει προηγούμενες αρχαιολογικές θεωρίες.

Η ίδια μελέτη για πρώτη φορά καταδεικνύει ότι οι πληθυσμοί της Μέσης Εποχής του Χαλκού (2,000 π.Χ.) διαφέρουν από τους προγόνους τους, επιδεικνύοντας ~ 50% γενετική ομοιότητα με πληθυσμούς από περιοχές βόρεια και ανατολικά της Μαύρης και της Κασπίας Θάλασσας. Η μελέτη μας δείχνει ότι η μετανάστευση από την περιοχή των Στεπών της Ευρασίας που παρατηρείται στην κεντρική Ευρώπη επεκτείνεται γεωγραφικά και έχει επηρεάσει τους πληθυσμούς του Αιγαίου. Οι μετακινήσεις που συντελέστηκαν κατά τη Μέση Εποχή του Χαλκού δηλαδή 4,000 χρόνια πριν συνέβαλαν στη διαμόρφωση του γονιδιώματος των σύγχρονων Ελλήνων. Με βάση τη μελέτη, οι σημερινοί Έλληνες μοιράζονται το 90% της καταγωγής τους με τους πληθυσμούς που ζούσαν στην Βόρεια Ελλάδα πριν από 4,000 χρόνια.

Μέσα από την μελέτη των γονιδιωμάτων μπορέσαμε να μελετήσουμε και άλλες παραμέτρους των αρχαίων κοινωνιών όπως ο βαθμός ενδογαμίας, τα μορφολογικά χαρακτηριστικά και η παρουσία και η εξέλιξη γενετικών ασθενειών.

Με αυτό τον τρόπο η μελέτη της παλαιογονιδιωματικής προσφέρει πληροφορίες για θέματα όπως οι δομές της οικογένειας και της κοινωνίας που δεν μπορούν εύκολα να διερευνηθούν με άλλο τρόπο αλλά και θέματα που αφορούν στην σύγχρονη ιατρική και γενετική επιστήμη.

*Χριστίνα Παπαγεωργοπούλου, Αν. Καθηγήτρια Φυσικής Ανθρωπολογίας, Διευθύντρια Εργαστηρίου Φυσικής Ανθρωπολογίας, Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης.