Στο εργαστήριο που «διαβάζει» το αρχαίο DNA

Στα άδυτα του εργαστηρίου που «διαβάζει» το DNA των αρχαίων Ελλήνων και ανοίγει ένα παράθυρο στο παρελθόν σε ιστορικούς, αρχαιολόγους, γιατρούς, ανθρωπολόγους, βιολόγους και επιστήμονες άλλων ειδικοτήτων.

Περνώντας το κατώφλι του Εργαστηρίου Ανάλυσης Αρχαίου DNA, του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας του ΙΤΕ, ο χρόνος «παγώνει» και η επικοινωνία με τον… έξω κόσμο σταματάει. «Αν μπεις στο εργαστήριο για να δουλέψεις, να ετοιμάσεις το πείραμά σου, δεν μπορείς να φύγεις για λίγο, να… πεταχτείς μέχρι το γραφείο σου και να επιστρέψεις. Αν εκτεθείς στην σκόνη, σε νέα μικρόβια, αν αλλάξεις ρούχα, αυτομάτως, θέτεις σε κίνδυνο το αρχαίο υλικό. Κινητά τηλέφωνα στο εργαστήριο δεν επιτρέπονται. Οι κανόνες είναι συγκεκριμένοι και αυστηροί. Προτεραιότητά μας είναι η προστασία των δειγμάτων, που είναι πολύτιμα και μοναδικά» εξηγεί η χημικός, υπεύθυνη για την οργάνωση του εργαστηρίου, Δέσποινα Βάσσου.

Η ανάλυση του αρχαίου DNA δίνει στους επιστήμονες την δυνατότητα αναγνώρισης και αναπαράστασης των σωματικών χαρακτηριστικών των ατόμων, ταυτοποίησης λειψάνων που βρέθηκαν σε ταφικούς χώρους, παρακολούθησης της μετακίνησης πληθυσμών, αναγνώρισης μολυσματικών ασθενειών, ανάδειξης διατροφικών συνηθειών και ανάλυσης της προέλευσης οικόσιτων ζώων και φυτικών ποικιλιών.

«Το αρχαίο DNA προέρχεται από κάθε βιολογικό ον που έζησε στον πλανήτη μας. Το πιο αρχαίο παράδειγμα είναι το DNA ενός αλόγου, που έζησε 750.000 χρόνια πριν. Η ανάλυση των βιολογικών δειγμάτων δεν σταματάει όμως στο DNA. Μπορεί να αναλύσει κανείς και πρωτεΐνες, το κολλαγόνο, ιστούς αρχαίων ζώων και ανθρώπων, να γυρίσει πολύ πίσω» εξηγεί ο επικεφαλής του εργαστηρίου, Δημήτρης Καφετζόπουλος.

καφετζόπουλος-βάσσου-αρχαίο DNA-ITE

Το Εργαστήριο Ανάλυσης Αρχαίου DNA του ΙΤΕ «μετράει» περίπου δύο χρόνια ζωής. Είναι το μοναδικό στην Ελλάδα και ένα από τα κορυφαία εργαστήρια, στον τομέα του, σε παγκόσμιο επίπεδο. «Η σύσταση του εργαστηρίου ήταν ένα μεγάλο βήμα στην κατεύθυνση της ανάλυσης του αρχαίου DΝΑ. Σε αυτή την προσπάθεια, καθοριστική ήταν η συμβολή της περιφέρειας Κρήτης, που χρηματοδότησε και υποστήριξε το εγχείρημα. Συνέβαλαν, ασφαλώς και άλλοι φορείς. Και πρώτο από όλους το ΙΤΕ, που βρήκε τον κατάλληλο χώρο» αναφέρει ο ίδιος.

Παλαιοζωολογία, Παλαιοβοτανική και… Εγκληματολογία

Το αρχαίο DNA εντοπίζεται κυρίως σε ειδικούς ιστούς, σε δόντια, κόκαλα, σπόρους και σε υπολείμματα ξύλου. «Εκτός από αυτές τις πηγές, η έρευνα στρέφεται και σε παραπροϊόντα της βιολογικής δραστηριότητας. Υπάρχει, για παράδειγμα, μελέτη που εστιάζει στα περιττώματα των ζώων, ώστε να καταλήξει σε συμπεράσματα για την διατροφή τους. Έχουν βρεθεί υπολείμματα τροφών σε πιθάρια ή σε αμφορείς, που έχουν… ποτίσει από λάδι ή κρασί. Οπουδήποτε έχει ζήσει ή αφεθεί ένας βιολογικός οργανισμός, είναι πιθανό να έχει αφήσει τα… ίχνη του. Είναι, λοιπόν, ευρύ το πεδίο. Ξεκινάει από την Παλαιοζωολογία και Παλαιοβοτανική και καταλήγει στις παρυφές της σύγχρονης Εγκληματολογίας. Παρόμοιες τεχνικές χρησιμοποιούνται και για την ταυτοποίηση ανθρώπων και υλικών, σε έρευνες της Εγκληματολογίας» σημειώνει ο κ. Καφετζόπουλος.

Αρχαίο DNA… δίπλα στην θάλασσα

Στην Κρήτη – και σε άλλες περιοχές της χώρας – έχουν βρεθεί υπολείμματα αρχαίου DNA ακόμα και σε παραθαλάσσιες περιοχές ή δίπλα σε κοίτες ποταμών. «Βρήκαμε DNA σε σημεία που δεν θα περίμενε κανείς να υπάρχει αρχαίο υλικό. Μέχρι πριν λίγα χρόνια, θεωρούνταν ότι τα ευρήματα των ανασκαφών στην χώρα μας δεν είχαν υπολείμματα DNA, δεν μπορούσαν να προσφέρουν γενετικό υλικό. Ο λόγος ήταν ότι το κλίμα της χώρας είναι θερμό και υγρό και δεν προσφέρεται για την συντήρηση του υλικού. Ωστόσο, διαπιστώσαμε ότι συγκεκριμένες προσεγγίσεις δειγματοληψίας έδωσαν εντυπωσιακά αποτελέσματα. Η Ελλάδα είναι ένας από τους πιο πλούσιους τόπους σε ανασκαφικά ευρήματα. Υπάρχει ένας πλούτος που… περιμένει και σημαντικά ερωτήματα που καλούμαστε να απαντήσουμε».

εργαστήριο-ανάλυσης-αρχαίου-dna-στο-ΙΤΕ-ηράκλειο

Ασθένειες και αρχαίο DNA

Το αρχαίο DNA μπορεί να δώσει απαντήσεις και για την «ταυτότητα» μιας αρχαίας – ενδεχομένως άγνωστης – νόσου, να αποκαλύψει το είδος του στελέχους και την προέλευσή της. «Έχουμε δύο ειδών ασθένειες: α) Γενετικές νόσους, όπου το DNA μπορεί να δώσει πληροφορίες για την γενετική σύσταση του ατόμου. β) Μολυσματικές, που οφείλονται σε παθογόνους παράγοντες, κυρίως σε μικροοργανισμούς, που ενδέχεται να αφήσουν υπολείμματα στο σώμα του νεκρού. Παλαιότερα, είχε γίνει μια μελέτη για τα στελέχη της λέπρας και τον τρόπο με τον οποίο διαδόθηκε στον σύγχρονο κόσμο. Υπήρχαν δύο σενάρια, ότι τον μετέφεραν οι μέτοικοι ή οι σκλάβοι. Αποδείχθηκε ότι το στέλεχος που ευθυνόταν ήταν αυτό των μετοίκων, όχι των σκλάβων».

Οι πληροφορίες που μπορεί να δώσει το αρχαίο DNA για τις ασθένειες δεν αφορούν όμως μόνο στο παρελθόν. «Υπάρχουν ιοί που μεταλλάσσονται πολύ γρήγορα, όπως ο ιός της γρίπης. Τα τελευταία 100 χρόνια, υπάρχουν ευρήματα που χαρτογραφούν αυτές τις παραλλαγές. Θεωρητικά, λοιπόν, μπορεί κανείς να πάρει αυτό το… μητρώο των αλλαγών και να δει ποια είναι τα περιθώρια μετάλλαξης του ιού. Ο ιός επανέρχεται, κατά διαστήματα, σε παλαιότερες μεταλλάξεις. Έχοντας την συνολική εικόνα, μέσω και του αρχαίου DNA, θα μπορούσαμε να είμαστε έτοιμοι για την αντιμετώπιση ενός ιού για τα επόμενα 100 χρόνια. Τα εμβόλια που χρησιμοποιούμε καταπολεμούν τους ιούς σε έναν ορίζοντα 25 ετών. Έχουν μικρότερο… παράθυρο αντιμετώπισης, που μπορούμε να το διευρύνουμε, μέσα από τέτοιες προσεγγίσεις».

Αναζητώντας την… καταγωγή του αμπελιού

Άλλο πεδίο εφαρμογής για την μελέτη του αρχαίου DNA είναι οι πληθυσμοί και τα βιολογικά είδη. «Μπορεί κανείς να μελετήσει την ταυτότητα και την καταγωγή. Επίσης, τα μορφολογικά χαρακτηριστικά. Μπορούμε, για παράδειγμα, να δούμε αν ένας τάφος περιλαμβάνει συγγενικά ή μη συγγενικά άτομα. Και μπορούν, μέσα από αυτή την διαδικασία, να εξηγηθούν ιστορικά γεγονότα – ομαδικές ταφές, αν προήλθαν από επιδημίες κλπ. Ως προς την μορφή ενός ατόμου, υπάρχουν κανόνες που μας επιτρέπουν να φθάσουμε στα βασικά χαρακτηριστικά του και το χρώμα του, μόνο από ένα κόκαλο».

Αυτή την περίοδο, το Εργαστήριο Ανάλυσης Αρχαίου DNA του ΙΤΕ μελετάει υπολείμματα ζώων και φυτών που έχουν εξαφανιστεί. Συγκεντρώνει, επίσης, υλικό για την καταγωγή του αμπελιού και των ελληνικών ποικιλιών. «Μελετάμε, για παράδειγμα, υλικό από πρωτόγονα βόδια. Τα στοιχεία για την καταγωγή του αμπελιού, θα μπορούσαν να έχουν σημαντικό αντίκτυπο και στον οικονομικό τομέα. Γυρίζοντας πίσω, μπορούμε να αξιοποιήσουμε τα δεδομένα και να οδηγηθούμε σε νέες ποικιλίες».

αρχαίο-dna-εργαστήριο-αίθουσα

Αποικισμός – Ο μεγάλος στόχος

Το μεγάλο «στοίχημα» του εργαστηρίου όμως είναι η μελέτη του αρχαίου ελληνικού κόσμου, μέσω του ελληνικού αποικισμού. «Έχουμε υποβάλλει μια πρόταση και περιμένουμε απάντηση, για να μελετήσουμε ένα από τα πιο σημαντικά επιτεύγματα των αρχαίων Ελλήνων, τον ελληνικό αποικισμό. Ο αποικισμός προηγήθηκε της κλασικής περιόδου. Δύο – τρεις αιώνες πριν τον χρυσό αιώνα του Περικλή, είχε ξεκινήσει η ανάπτυξη ενός δικτύου πόλεων – αποικιών. Σε αυτή την διαδικασία πρωταγωνίστησαν συγκεκριμένες πόλεις της αρχαίας Ελλάδας. Έχει μεγάλο ενδιαφέρον να μελετήσουμε πώς εξελίχθηκε αυτή η διαδικασία, πώς αναπτύχθηκαν οι αποικίες, σε σχέση πάντα με τους ντόπιους πληθυσμούς. Είναι ένα εγχείρημα που απαιτεί συστηματική δουλειά, συλλογή δειγμάτων, συνεργασίες και ανταλλαγή πληροφοριών με άλλους φορείς».

Αυστηρές προδιαγραφές και… χλωρίνη

Το Εργαστήριο Ανάλυσης Αρχαίου DNA του ΙΤΕ διαθέτει εννέα αίθουσες και βοηθητικούς χώρους. «Υπάρχει ένας χώρος στον οποίο αλλάζουμε ρούχα και φοράμε τις ειδικές στολές. Στην κουζίνα μπαίνουμε πάντα με μάσκα και γάντια, για να παρασκευάσουμε τα διαλύματά μας. Όλοι οι χώροι αποστειρώνονται συνεχώς με χλωρίνη. Δουλεύουμε σε περιορισμένο περιβάλλον. Στο εργαστήριο έχει πρόσβαση μόνο το εκπαιδευμένο προσωπικό, δύο – τρεις ερευνητές την συγκεκριμένη περίοδο, που εργάζονται με πολύ αυστηρές προδιαγραφές, ως προς τον κλιματισμό, τον φωτισμό, την καθαριότητα, την προστασία του υλικού. Και, ασφαλώς, τα μηχανήματα και τα υλικά που χρησιμοποιούνται είναι πολύ υψηλής ποιότητας» σημειώνει η χημικός, υπεύθυνη για την οργάνωση του εργαστηρίου, Δέσποινα Βάσσου.

Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται είναι παρόμοιες με εκείνες της ανάλυσης του σύγχρονου DNA. «Είναι όμως βελτιστοποιημένες. Το αρχαίο DNA έχει πολλά προβλήματα, είναι κατεστραμμένο. Είναι μικρά κομμάτια αλληλουχιών. Επομένως, παίρνουμε τις μεθόδους με τις οποίες δουλεύουμε το σύγχρονο DNA και τις τροποποιούμε, τις εξελίσσουμε διαρκώς, ώστε να αναλύσουμε αρχαία δείγματα» σημειώνει η ίδια.

dna-ΙΤΕ-κουζίνα-εργαστήριο-πειράματα-αρχαίο DNA

Εξειδικευμένο προσωπικό

Το εργαστήριο στελεχώνεται από υψηλά καταρτισμένους επιστήμονες, κυρίως μεταδιδάκτορες, που έχουν εκπαιδευτεί στο εξωτερικό. Ανάμεσά τους, ο μεταδιδακτορικός ερευνητής, Νίκος Ψώνης και η αρχαιολόγος, Ευγενία Ταμπακάκη, που προσφέρει την απαραίτητη «γέφυρα» με τον χώρο της αρχαιολογίας. «Το τεχνικό κομμάτι έχει πολλές προκλήσεις, αλλά υπάρχει και το κομμάτι της συνεργασίας με αρχαιολόγους, Εφορείες και άλλους φορείς, που είναι επίσης σύνθετο. Χρειάζεται συνεργασία με διαφορετικές ειδικότητες. Να αναπτύξουμε μια νέα γλώσσα, να δημιουργηθεί μια νέα γενιά ερευνητών, που θα ειδικευτούν σε αυτό το νέο αναδυόμενο αντικείμενο» λέει ο επικεφαλής του εργαστηρίου, Δημήτρης Καφετζόπουλος.

Το αρχαίο DNA στο εξωτερικό

Στο εξωτερικό – κυρίως στην Ευρώπη – έχουν γίνει σημαντικά βήματα τα τελευταία χρόνια στον τομέα της ανάλυσης αρχαίου DNA. «Αλλά και εμείς κινηθήκαμε σχετικά γρήγορα. Η ανάλυση αρχαίου DNA ξεκίνησε πριν από 20-30 χρόνια. Σε όλη την Ευρώπη, που προηγείται σαφώς σε αυτό τον τομέα, υπάρχουν 10 εργαστήρια. Ως προς την ποιότητα, τις υποδομές και τον σχεδιασμό, εκτιμώ ότι είμαστε στα πέντε καλύτερα παγκοσμίως. Είμαστε το μοναδικό εργαστήριο στην ανατολική Ευρώπη – Ιταλία και Ισπανία δεν έχουν αντίστοιχο εργαστήριο. Έχουμε επαφές με εργαστήρια στην Δανία και την Γαλλία και έχουμε λόγους να περιμένουμε ευρήματα από χώρες όπως η Ιταλία, η Τουρκία και η Αίγυπτος. Χρειάζεται υπομονή, συνέχεια, συνέπεια και εγκράτεια στην διαχείριση των δειγμάτων. Δεν μπορούμε να καταναλώσουμε όλα τα ευρήματα. Πρέπει να παραδώσουμε υλικό στις επόμενες γενιές, που θα έχουν, σίγουρα, περισσότερες δυνατότητες από εμάς. Δεν μπορείς να θυσιάσεις ένα δείγμα, με μια επιπόλαια προσέγγιση, από ενθουσιασμό ή υπέρμετρη φιλοδοξία. Όλα τα δείγματα είναι πολύτιμα. Ακόμα και αν δεν ανήκουν σε κάποιον… βασιλιά» καταλήγει ο κ. Καφετζόπουλος.

 

Διαβάστε επίσης