Dolní Věstonice-Pavlov

Dolní Věstonice-Pavlov

Thu Jul 28 09:44:52 CEST 2016

Brněnští archeologové společně s velkým mezinárodním kolektivem analyzují na molekulární úrovni paleogenetický záznam z věstnonických a pavlovských lidských fosilií, jejichž stáří se odhaduje kolem 30 000 let. Zařazují je do kontextu dalších paleolitických nálezů z širšího období mezi 45–14 000 lety, a pokoušejí se tak načrtnout nové dějiny evropského paleolitu. Prakticky současně s články v prestižních časopisech Nature (Fu a kol. 2016) a Current Biology (Posth a kol. 2016) vydalo Nakladatelství Academia knihu Dolní Věstonice-Pavlov. Následující příspěvek je ukázkou z této publikace.

 

Paleogenetika

Vedle viditelného systému fyzické a kulturní dědičnosti existuje ještě hlubší, skrytější a podstatnější systém dědičnosti na molekulární úrovni. Je zaznamenán ve struktuře deoxyribonukleové kyseliny člověka (DNA), v mitochondriích, v buněčném jádru či v chromozomech X a Y. Ponechme stranou srovnávací výzkumy vzorků DNA odebíraných ve velkorysém měřítku u žijících lidských populací různých kontinentů nebo u lidoopů a zaměřme se na možnost získat archaickou DNA (aDNA) přímo ze vzácného fosilního materiálu. V době psaní knihy Dolní Věstonice-Pavlov totiž právě tento směr výzkumu zaznamenává prudký rozvoj a prodělává rychlé názorové zvraty.

Poznáním genomu neandertálce (Homo neanderthalensis) a děnisovce (Homo denisoviensis) může aDNA získaná z kostí prvních moderních lidí (Homo sapiens) osvětlit nejen původ našeho druhu, ale také vzájemné interakce mezi odlišnými lidskými taxony, k nimž v kontaktních zónách zřejmě docházelo. Ale už genom nejstaršího časně moderního Evropana Kostěnki 14, datovaný před 38 000 lety, se od neandertálské DNA jasně odlišuje. A je zřejmé, že ucelený soubor skeletů z Dolních Věstonic a Pavlova, téměř o 10 tisíc let mladší, bude mít v tomto směru mimořádný informační potenciál.

Již od devadesátých let minulého století žádali zahraniční kolegové, paleoantropologové a paleogenetikové, o souhlas s odběrem genetických vzorků z našeho materiálu, ale metodika odběru i analýzy tehdy ještě nebyla propracována, morfologická deskripce fosilií dosud nebyla uzavřena a poškození kosti by přitom bylo nezvratné. Takže jsme se rozhodli vyčkat. V roce 2007 odebral Svante Pääbo z Ústavu evoluční antropologie Společnosti Maxe Plancka v Lipsku první kontrolní vzorky ze zvířecích kostí a zjistil, že zachovalost aDNA je v naší lokalitě obecně dobrá. Teprve poté jsme ve spolupráci s ním, s Johannesem Krausem a Alissou Mittnik přistoupili k odběru vzorků také z lidských kostí.


Foto: Martin Frouz, Archiv autora

Obvyklým problémem těchto studií je špatná zachovalost aDNA, což je u tak starých vzorků přirozené, ať už jde o kontaminace DNA bakteriemi či houbami a také o kontaminaci současnou DNA lidí, kteří se kosti dotýkali po jejím vyjmutí ze země. Vždyť zkoumaní jedinci i vědci náležejí v tomto případě témuž lidskému druhu. Proto se klade důraz na sterilitu prostředí jak při odběru vzorků, tak během extrakce aDNA z kostního prášku. Extrakty se převádějí do knihoven DNA tak, že se do koncovky každé molekuly aDNA přidá malé množství uměle vytvořených adaptorů, což jsou krátké úseky DNA, které umožní amplifikovat i velmi malá množství DNA. Každý vzorek získává samostatný barkód, čímž se zabrání postamplifikační kontaminaci. Hybridizací se ze směsice bakteriální a lidské DNA oddělí mtDNA a následně se dekóduje v další generaci sekvenování. Výsledek by měl být u téhož genetického zdroje (tedy jedince) ze zhruba 95 % konzistentní. Poškození C- až -T se projeví u 5’- konce fragmentů DNA. Sekvenováním neobohacené knihovny DNA vznikne obraz celkového zachování endogenní lidské DNA ve vzorku části skeletu.

Vzhledem k tomu, že největší populace z gravettského Předmostí vzala zasvé při požáru v Mikulově, jeví se v současnosti jako nejslibnější soubor z Dolních Věstonic II. Výsledky prvních vzorků odebral Johannes Krause z věstonického trojhrobu a publikoval je kolektiv Qiaomei Fu v Current biology (Fu a kol. 2013). Nyní odebrala Alissa Mittnik z téže lokality vzorky z 11 jedinců. Pokud sekvence umožňují nejméně tři čtení, snaží se je nově přiřadit ke konkrétním haploskupinám podle mutací, které jsou specifické pro jednotlivé linie mitochondriálního fylogenetického stromu. Oproti předchozí analýze byl nyní použit program Haplofind založený na nomenklatuře Phylotree Build 16, což některé výsledky modifikuje. Aby bylo možné zařadit i vzorky, u nichž kontaminace přesáhla 3 %, sledovali genetikové skutečné stáří substituce typické pro danou haploskupinu pomocí filtrovacích pmd nástrojů, které uchovají pouze typické změny C- až -T a G- až -A.

Určení pohlaví

Od objevu trojhrobu v Dolních Věstonicích uplynulo 30 let, obě krajní kostry byly přisouzeny mladým mužům, ale na pohlaví zvláštního jedince ležícího uprostřed (číslo DV 15) se antropologové za pomoci tradičních metod neshodli. Nyní se otevřela možnost určit pohlaví geneticky, tedy výpočtem podílu fragmentů chromozomů X a Y, neboť ženské vzorky nesou dva chromozomy X a mužské po jednom chromozomu X a Y. V našem případě byl použit postup založený na poměru údajů ze sekvenování na podkladě X chromozomu vůči autozomálnímu, což umožnilo stanovit pravděpodobnost karyotypu XX nebo XY. Jedinci DV 13 a DV 14 poskytli dostatečné a nekontaminované sekvence k tomu, aby se těmito metodami mužské pohlaví potvrdilo – což ovšem bylo zřejmé na první pohled. U jedince DV 15 byl postup složitější, ale nakonec se stejným způsobem podařilo rovněž prokázat karyotyp XY. V celkem sedmi sekvencích byl zjištěn chromozom Y, přičemž dva z nich jsou bezpečně autentické. Takže i třetí z trojhrobu byl mužem.


Foto: Martin Frouz, Archiv autora
Věstonická venuše – slavný nález Karla Absolona z roku 1925


Skutečností ovšem zůstává, že to byl zvláštní muž a že se to muselo projevit v jeho vzhledu i chování. Současné egalitární společnosti, jmenovitě Inuité, indiáni i sibiřské populace, bývají na takové odlišnosti citlivé. Předpokládají, že každá fyzická i psychická zvláštnost má nějaký dobrý důvod, čímž může v ostatních vyvolávat současně respekt i strach. Centrální uložení jedince DV 15 v trojhrobu by tomu odpovídalo.

Příslušnost k haploskupinám

Zaměřme se na fylogenetické vztahy mezi populacemi, na jejich projev ve struktuře haploskupin. Ze srovnání mtDNA v pohlavních chromozomech vyplyne příbuznost v mateřské linii; definované haploskupiny odrážejí určité evoluční události a migrace populací, ale nelze jim samozřejmě připisovat význam etnický, jazykový ani kulturní.
Nejstarší africké haploskupiny, označené převážně písmenem L, procházely další diverzifikací, přičemž vznikaly následující, již mimoafrické skupiny. Tak se před více než 50 000 lety oddělily hlavní linie M a N. K té druhé, označené písmenem U, v současnosti náleží naprostá většina Evropanů, kteří kontinent osídlili v době před posledním glaciálním maximem (LGM), tedy před více než 22 000 lety. A nejen to, tatáž skupina se mohla šířit dále k východu, tedy v celém prostoru stepní severní Eurasie (Maľta na Sibiři). Teprve v Číně je doložena linie B (Tchien-jüan a Bo-šan). Překvapením je, že v západní Evropě byla nově doložena rovněž ona druhá linie – M (Goyet a La Rochette), která později z Evropy vymizela.

Jedinci z Dolních Věstonic rovněž patří k dominantní haploskupině U. Jedinci DV 14, DV 15, DV 16 a DV 43 náleží k U5, zatímco DV 13 přísluší k U8c a DV 42 k U2. V prvním článku kolektivu Fu v roce 2013 byl DV 13 přiřazen obecně k U8 a DV 14 a DV 15 jen k U (bez bližšího určení), ale nová klasifikace je dána změnami v nomenklatuře, k nimž mezitím došlo. Takže DV 13 nyní reprezentuje novou linii. Dvě mutace, které odlišují DV 14 a DV 15 od původní haploskupiny U, se mezitím staly určujícími pro U5, konkrétně pro její větve U5a’b. A protože jedinci DV 14 a DV 15, společně uložení v trojhrobu, náležejí společnému haplotypu, byli v mateřské linii příbuzní a možná přímo sourozenci – což neplatí o třetím pohřbeném, DV 13.


Foto: Martin Frouz, Archiv autora
V roce 2009 se staré sklepy na návsi v obci Milovice propadly až pod úroveň paleolitických kulturních vrstev. Následoval rizikový a netradiční archeologický výzkum (směrem „odspoda vzhůru“).

Jedinci DV 40, DV 41 a DV 56 nemohli být zařazeni, protože se u nich neobjevila žádná specifická mutace, a jedinci DV 45 a DV 57 mohou být přiřazeni pouze k superhaploskupinám L2’3’4’6 a L2’3’4’5’6. Žádné stopy neandertálských sekvencí se ve věstonickém materiálu zatím neobjevily.

Některé vzorky nejsou konzistentní s požadavky na autenticitu (DV 15 má necelých 20 % příměsi v 5’-koncích, zatímco u DV 16 a DV 42 kontaminace dosahuje 3 %), takže byl pro kontrolu použit filtr, který některé příměsi vyloučil, ale (s výjimkou jedince DV 42) byly výsledky zhruba shodné.

Máme-li výsledky z Dolních Věstonic srovnat v celoevropském kontextu, haploskupina U (bez dalšího určení) je nově prokázána už u jedné z nejstarších evropských fosilií z jeskyně Cioclovina v Rumunsku. Haploskupina U2 se objevila u již zmíněného jedince z Kostěnek v Rusku, ale také v lokalitě Goyet v Belgii a po glaciálním maximu pokračovala u mezolitických populací (Motala ve Švédsku). Haploskupina U5, která v Dolních Věstonicích převládá, se zase objevila v Goyet, po glaciálním maximu ve vzorcích z magdalénienu Německa a u mezolitických populací ze Švédska a Francie. Paralelním vývojem prošla také haplo-skupina U8. A jak už bylo řečeno, v Evropě se v téže době pohybovali i příslušníci jiných skupin.

Poslední glaciální maximum (LGM) nesporně představovalo pro evropské populace kritický bottleneck neboli hrdlo láhve, evokovalo strukturální změny a přesuny, ale tytéž haploskupiny se v rámci kontinentu rozvíjely dál. Teprve v následné, neolitické revoluci se v Evropě objevilo množství nových haploskupin. Přesto se haploskupina U uchovala ještě v neolitu Balkánu a v dnešní Evropě dosahuje 10 až 15 %.

Klastr „Věstonice“

Do celkového obrazu ještě náleží srovnávací výzkum jaderné DNA, která se dědí v mateřské i otcovské linii a může hrát významnou roli kontrolní i doplňující. Kolektiv Qiaomei Fu z tohoto hlediska srovnává genom více než 50 jedinců z mladého paleolitu a mezolitu Eurasie a podobnosti hodnotí statisticky, pouze na základě genetických dat, bez ohledu na původ fosilií či jakákoli předchozí určení. Nejprve pokládá otázku příbuznosti vůči neandertálcům, neboť názory na ni se v poslední době několikrát radikálně změnily. Po vyloučení nejstaršího jedince z Peştera cu Oase 1 (který určitý vztah k neandertálcům vykazuje) nejsou neandertálské sekvence v genomu vždy kvantifikovatelné, zdá se však, že postupně ubývají.


Foto: Martin Frouz, Archiv autora
Lebka staršího muže DV 16 byla objevena v roce 1987; dnes se stal jeho genom reprezentativním pro nově vymezený „klastr Věstonice“.

Poté se Fu s kolektivem pokouší vymezit v eurasijské populaci určité genetické klastry. Pionýrští moderní Evropané, kteří mezi 38–31 000 lety př. n. l. osídlovali náš superkontinent (Usť-Išim, Peştera cu Oase 1, Kostěnki 14, Goyet 116-1 či Cioclovina), ještě nejsou do žádného takového klastru seskupováni. Ale již mezi 32–24 000 lety př. n. l. se vyhranil silný klastr „Věstonice“, který zahrnoval celou populaci Dolních Věstonic a Pavlova a mimo to jednotlivce z Itálie, Rakouska a Belgie. Reprezentativní genom poskytl muž DV 16. Zatím jde o nejpočetnější celek v období před glaciálním maximem a časoprostorově by zhruba odpovídal gravettienu. Na Sibiři následuje klastr „Maľta“ mezi 22–15 000 let př. n. l., tedy už v době glaciálního maxima a po něm, ale oba klastry nevykazují společného předka. Ostatní dosud definované klastry náleží až do období mezi glaciálním maximem a holocénem.

Tyto první pohledy se jistě budou modifikovat a proměňovat dál. Nezapomínejme, že genetické analýzy fosilního lidského materiálu se stále týkají spíš jedinců než ucelených populací.

JIŘÍ SVOBODA,
Archeologický ústav AV ČR, Brno, v. v. i.