Archäogenetik - Archaeogenetics

Archäogenetik ist die Erforschung alter DNA mit verschiedenen molekulargenetischen Methoden und DNA-Ressourcen. Diese Form der genetischen Analyse kann auf menschliche, tierische und pflanzliche Proben angewendet werden. Alte DNA kann aus verschiedenen versteinerten Exemplaren extrahiert werden, darunter Knochen, Eierschalen und künstlich konserviertes Gewebe in menschlichen und tierischen Exemplaren. In Pflanzen kann alte DNA aus Samen und Gewebe extrahiert werden. Die Archäogenetik liefert uns genetische Beweise für die Migration alter Bevölkerungsgruppen, Domestikationsereignisse und die Evolution von Pflanzen und Tieren. Die alte DNA, die mit der DNA relativ moderner genetischer Populationen querverwiesen wird, ermöglicht es Forschern, Vergleichsstudien durchzuführen, die eine vollständigere Analyse liefern, wenn alte DNA kompromittiert ist.

Archäogenetik hat seinen Namen von dem griechischen Wort arkhaios , was "alt" bedeutet, und dem Begriff Genetik , was "das Studium der Vererbung" bedeutet. Der Begriff Archäogenetik stammt von dem Archäologen Colin Renfrew .

Im Februar 2021 berichteten Wissenschaftler erstmals über die Sequenzierung von DNA aus tierischen Überresten , in diesem Fall ein Mammut , über eine Million Jahre alt, die älteste bisher sequenzierte DNA.

Frühe Arbeit

Ludwig Hirszfeld (1884–1954)

Ludwik Hirszfeld war ein polnischer Mikrobiologe und Serologe , der Präsident der Blutgruppenabteilung des Zweiten Internationalen Kongresses für Bluttransfusionen war. Er begründete 1910 mit Erich von Dungern die Blutgruppenvererbung und trug zeitlebens viel dazu bei. Er studierte ABO-Blutgruppen . In einer seiner Studien im Jahr 1919 dokumentierte Hirszfeld die ABO-Blutgruppe und Haarfarbe der Menschen an der mazedonischen Front, was zu seiner Entdeckung führte, dass Haarfarbe und Blutgruppe keine Korrelation hatten. Darüber hinaus beobachtete er, dass die Blutgruppe A von Westeuropa nach Indien abnahm und das Gegenteil für Blutgruppe B. Er stellte die Hypothese auf, dass das Ost-West-Blutgruppenverhältnis von zwei Blutgruppen herrührte, die hauptsächlich aus A oder B mutiert aus Blutgruppe O und vermischt sich durch Migration oder Vermischung. Ein Großteil seiner Arbeit beschäftigte sich mit der Erforschung der Verbindungen von Blutgruppen zu Geschlecht, Krankheit, Klima, Alter, sozialer Klasse und Rasse. Seine Arbeit führte ihn zu der Entdeckung, dass Magengeschwüre bei Blutgruppe 0 dominanter waren und dass Mütter mit Blutgruppe AB ein hohes Geburtenverhältnis von Männern zu Frauen hatten.

Arthur Mourant (1904-1994)

Arthur Mourant war ein britischer Hämatologe und Chemiker . Er erhielt viele Auszeichnungen, vor allem Fellowship der Royal Society . Seine Arbeit umfasste die Organisation der vorhandenen Daten über die Häufigkeit von Blutgruppengenen und einen großen Beitrag zur genetischen Karte der Welt durch seine Untersuchung der Blutgruppen in vielen Populationen. Mourant entdeckt , die neue Blutgruppenantigene der Lewis , Henshaw , Kell und Rhesus - Systeme und analysiert , um die Vereinigung der Blutgruppen und verschiedenen anderen Krankheiten. Er konzentrierte sich auch auf die biologische Bedeutung von Polymorphismen . Seine Arbeit bildete die Grundlage für die Archäogenetik, weil sie die Trennung genetischer Beweise für biologische Beziehungen zwischen Menschen erleichterte. Dieser genetische Beweis wurde zuvor zu diesem Zweck verwendet. Es lieferte auch Material , das verwendet werden konnte , um die Theorien der Populationsgenetik zu bewerten .

William Boyd (1903-1983)

William Boyd war ein amerikanischer Immunchemiker und Biochemiker , der in den 1950er Jahren durch seine Forschungen zur Rassengenetik berühmt wurde. In den 1940er Jahren entdeckten Boyd und Karl O. Renkonen unabhängig voneinander, dass Lektine unterschiedlich auf verschiedene Blutgruppen reagieren, nachdem sie festgestellt hatten, dass die Rohextrakte der Limabohne und der Büschelwicke die roten Blutkörperchen der Blutgruppe A, nicht aber der Blutgruppe B oder O, agglutinierten Dies führte schließlich zur Entdeckung von Tausenden von Pflanzen, die diese Proteine ​​​​enthielten. Um Rassenunterschiede und die Verteilungs- und Migrationsmuster verschiedener Rassengruppen zu untersuchen, sammelte und klassifizierte Boyd systematisch Blutproben aus der ganzen Welt, was zu seiner Entdeckung führte, dass Blutgruppen nicht von der Umwelt beeinflusst und vererbt werden. In seinem Buch Genetics and the Races of Man (1950) kategorisierte Boyd die Weltbevölkerung in 13 verschiedene Rassen, basierend auf ihren unterschiedlichen Blutgruppenprofilen und seiner Idee, dass menschliche Rassen Populationen mit unterschiedlichen Allelen sind . Eine der umfangreichsten Informationsquellen zu vererbbaren Merkmalen im Zusammenhang mit der Rasse ist nach wie vor die Untersuchung von Blutgruppen.

Methoden

Konservierung fossiler DNA

Die Suche nach Fossilien beginnt mit der Auswahl einer Ausgrabungsstätte . Potenzielle Ausgrabungsstätten werden normalerweise anhand der Mineralogie des Standorts und der visuellen Erkennung von Knochen in der Umgebung identifiziert . Es gibt jedoch noch mehr Möglichkeiten, Grabungszonen mithilfe von Technologien wie tragbarer Röntgenfluoreszenz und Dichtestereorekonstruktion zu entdecken . Zu den verwendeten Werkzeugen gehören Messer , Bürsten und Spitzkellen, die bei der Entfernung von Fossilien aus der Erde helfen.

Um eine Kontamination der alten DNA zu vermeiden , werden die Proben mit Handschuhen gehandhabt und unmittelbar nach dem Ausgraben bei -20 °C gelagert. Auch die Sicherstellung, dass die Fossilienprobe in einem Labor analysiert wird, das nicht für andere DNA- Analysen verwendet wurde, könnte eine Kontamination ebenfalls verhindern. Knochen werden zu einem Pulver gemahlen und vor dem Polymerase-Kettenreaktion (PCR)-Prozess mit einer Lösung behandelt. Proben für die DNA-Amplifikation müssen nicht unbedingt fossile Knochen sein. In bestimmten Situationen kann auch konservierte Haut, salzkonserviert oder luftgetrocknet, verwendet werden.

Die DNA-Erhaltung ist schwierig, da die Knochenversteinerung abgebaut wird und die DNA chemisch modifiziert wird, normalerweise durch Bakterien und Pilze im Boden. Die beste Zeit, um DNA aus einem Fossil zu extrahieren, ist, wenn es frisch aus dem Boden kommt, da es im Vergleich zu gelagerten Knochen sechsmal so viel DNA enthält. Die Temperatur der Extraktionsstelle beeinflusst auch die Menge an erhältlicher DNA, was sich in einer Abnahme der Erfolgsrate für die DNA-Amplifikation zeigt, wenn das Fossil in wärmeren Regionen gefunden wird. Eine drastische Veränderung der Umwelt eines Fossils wirkt sich auch auf die DNA-Erhaltung aus. Da die Ausgrabung eine abrupte Veränderung der Umgebung des Fossils bewirkt, kann es zu einer physikalisch-chemischen Veränderung des DNA-Moleküls kommen. Darüber hinaus wird die DNA-Erhaltung auch durch andere Faktoren wie die Behandlung des ausgegrabenen Fossils wie (zB Waschen, Bürsten und Sonnentrocknung), pH-Wert , Bestrahlung , die chemische Zusammensetzung von Knochen und Boden und Hydrologie beeinflusst . Es gibt drei diagenetische Perseverationsphasen. Die erste Phase ist die bakterielle Fäulnis , die schätzungsweise einen 15-fachen Abbau der DNA verursacht. Phase 2 ist, wenn Knochen chemisch abgebaut wird, hauptsächlich durch Depurination . Die dritte diagenetische Phase tritt nach der Ausgrabung und Lagerung des Fossils auf, in der der Abbau der Knochen-DNA am schnellsten erfolgt.

Methoden der DNA-Extraktion

Sobald eine Probe von einer archäologischen Stätte gesammelt wurde, kann DNA durch eine Reihe von Prozessen extrahiert werden. Eine der gebräuchlicheren Methoden verwendet Kieselsäure und nutzt Polymerase-Kettenreaktionen , um alte DNA aus Knochenproben zu sammeln .

Es gibt mehrere Herausforderungen, die den Versuch erschweren, alte DNA aus Fossilien zu extrahieren und für die Analyse vorzubereiten. Die DNA wird ständig gespalten. Während der Organismus lebt, werden diese Spaltungen repariert; Sobald ein Organismus jedoch abgestorben ist, beginnt sich die DNA ohne Reparatur zu verschlechtern. Dies führt zu Proben mit DNA-Strängen mit einer Länge von etwa 100 Basenpaaren . Die Kontamination ist eine weitere bedeutende Herausforderung bei mehreren Schritten während des gesamten Prozesses. Oftmals ist auch andere DNA, wie bakterielle DNA, in der Originalprobe vorhanden. Um eine Kontamination zu vermeiden, müssen viele Vorkehrungen getroffen werden, wie zum Beispiel separate Belüftungssysteme und Arbeitsbereiche für die Extraktion alter DNA. Als Proben eignen sich am besten frische Fossilien, da unvorsichtiges Waschen zu Schimmelbildung führen kann . Aus Fossilien stammende DNA enthält gelegentlich auch eine Verbindung, die die DNA-Replikation hemmt. Aufgrund der mangelnden Wiederholbarkeit aufgrund der Einzigartigkeit der Proben ist es auch schwierig, einen Konsens darüber zu erzielen, welche Methoden sich am besten zur Minderung von Herausforderungen eignen.

Silica-basierte DNA - Extraktion ist ein Verfahren als ein Reinigungsschritt verwendet , um DNA aus Ausgrabungs Knochen zu extrahieren Artefakte und die Ausbeute, die unter Verwendung DNA amplifiziert werden kann Polymerase - Kettenreaktion (PCR) Techniken. Bei diesem Prozess wird Kieselsäure als Mittel verwendet, um DNA zu binden und sie von anderen Komponenten des fossilen Prozesses zu trennen, die die PCR- Amplifikation hemmen . Kieselsäure selbst ist jedoch auch ein starker PCR- Inhibitor , daher müssen sorgfältige Maßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass Kieselsäure nach der Extraktion aus der DNA entfernt wird. Das allgemeine Verfahren zur Extraktion von DNA mit der auf Kieselsäure basierenden Methode wird wie folgt beschrieben:

  1. Knochenprobe wird gereinigt und die äußere Schicht wird abgeschabt
  2. Probe wird aus vorzugsweise kompakten Abschnitten entnommen
  3. Die Probe wird zu feinem Pulver gemahlen und einer Extraktionslösung zugesetzt, um DNA freizusetzen
  4. Kieselsäurelösung wird zugegeben und zentrifugiert, um die DNA-Bindung zu erleichtern
  5. Die Bindungslösung wird entfernt und der Lösung wird ein Puffer zugesetzt, um die DNA von der Kieselsäure freizusetzen

Einer der Hauptvorteile der auf Kieselsäure basierenden DNA-Extraktion besteht darin, dass sie relativ schnell und effizient ist und nur eine grundlegende Laboreinrichtung und Chemikalien erfordert . Es ist auch unabhängig von der Stichprobengröße, da der Prozess skaliert werden kann, um größere oder kleinere Mengen aufzunehmen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Verfahren bei Raumtemperatur durchgeführt werden kann. Diese Methode weist jedoch einige Nachteile auf. Die DNA-Extraktion auf Kieselsäurebasis kann hauptsächlich nur auf Knochen- und Zahnproben angewendet werden; sie können nicht auf Weichgewebe verwendet werden . Während sie bei einer Vielzahl verschiedener Fossilien gut funktionieren, können sie bei Fossilien, die nicht frisch sind (zB behandelte Fossilien für Museen ) weniger effektiv sein . Außerdem stellt eine Kontamination im Allgemeinen ein Risiko für die gesamte DNA-Replikation dar, und diese Methode kann zu irreführenden Ergebnissen führen, wenn sie auf kontaminiertes Material angewendet wird.

Die Polymerase-Kettenreaktion ist ein Prozess, der DNA-Segmente amplifizieren kann und wird häufig bei extrahierter alter DNA verwendet. Es hat drei Hauptschritte: Denaturierung , Annealing und Extension. Durch Denaturierung wird die DNA bei hohen Temperaturen in zwei Einzelstränge gespalten. Beim Annealing werden DNA-Primerstränge an die Einzelstränge angeheftet, die es der Taq-Polymerase ermöglichen , sich an die DNA zu binden. Die Verlängerung tritt auf, wenn Taq-Polymerase zu der Probe hinzugefügt wird und Basenpaare anpasst, um die beiden Einzelstränge in zwei vollständige Doppelstränge zu verwandeln. Dieser Vorgang wird viele Male wiederholt und wird normalerweise häufiger wiederholt, wenn er mit alter DNA verwendet wird . Einige Probleme bei der PCR bestehen darin, dass sie aufgrund der kurzen Sequenzen überlappende Primerpaare für alte DNA erfordert. Es kann auch eine „jumping PCR“ geben, die eine Rekombination während des PCR-Prozesses verursacht, was die Analyse der DNA in inhomogenen Proben erschweren kann.

Methoden der DNA-Analyse

DNA, die aus fossilen Überresten extrahiert wurde, wird hauptsächlich mit Massive Parallel Sequencing sequenziert , das eine gleichzeitige Amplifikation und Sequenzierung aller DNA-Segmente in einer Probe ermöglicht, selbst wenn sie stark fragmentiert und in geringer Konzentration vorliegt. Es beinhaltet das Anhängen einer generischen Sequenz an jeden einzelnen Strang, an den generische Primer binden können, und somit wird die gesamte vorhandene DNA amplifiziert. Dies ist im Allgemeinen kostspieliger und zeitaufwändiger als die PCR, aber aufgrund der Schwierigkeiten, die bei der Amplifikation alter DNAs auftreten, ist sie billiger und effizienter. Eine Methode der massiven parallelen Sequenzierung , die von Margulies et al. entwickelt wurde, verwendet auf Kügelchen basierende Emulsions- PCR und Pyrosequenzierung und hat sich bei der Analyse von aDNA als leistungsstark erwiesen, da sie potenzielle Probenverluste, Substratkonkurrenz um Templates und Fehlerfortpflanzung in vermeidet Reproduzieren.

Die gebräuchlichste Methode zur Analyse einer DNA-Sequenz besteht darin, sie mit einer bekannten Sequenz aus anderen Quellen zu vergleichen, und dies kann für verschiedene Zwecke auf unterschiedliche Weise erfolgen.

Die Identität des fossilen Überrests kann durch Vergleich seiner DNA-Sequenz mit denen bekannter Arten mithilfe von Software wie BLASTN aufgedeckt werden. Dieser archäogenetische Ansatz ist besonders hilfreich, wenn die Morphologie des Fossils mehrdeutig ist. Abgesehen davon kann die Speziesidentifikation auch durch das Auffinden spezifischer genetischer Marker in einer aDNA-Sequenz erfolgen. Beispielsweise ist die amerikanische indigene Bevölkerung durch spezifische mitochondriale RFLPs und Deletionen gekennzeichnet, die von Wallace et al.

Eine DNA-Vergleichsstudie kann auch die evolutionäre Beziehung zwischen zwei Arten aufdecken. Die Anzahl der Basenunterschiede zwischen der DNA einer alten Art und der einer eng verwandten existierenden Art kann verwendet werden, um die Divergenzzeit dieser beiden Arten von ihrem letzten gemeinsamen Vorfahren abzuschätzen . Die Phylogenie von einigen ausgestorbenen Arten, wie australische Beuteltier Wölfe und amerikanischen Boden Faultiere , wurde durch dieses Verfahren konstruiert. Zu diesem Zweck werden meist mitochondriale DNA bei Tieren und Chloroplasten-DNA bei Pflanzen verwendet, da sie Hunderte von Kopien pro Zelle haben und daher in alten Fossilien leichter zugänglich sind.

Eine andere Methode, um die Beziehung zwischen zwei Arten zu untersuchen, ist die DNA-Hybridisierung . Einzelsträngige DNA-Segmente beider Spezies dürfen miteinander komplementäre Paarbindungen bilden. Näher verwandte Arten haben eine ähnlichere genetische Ausstattung und damit ein stärkeres Hybridisierungssignal . Scholzet al. führte Southern-Blot-Hybridisierung auf Neandertaler- aDNA (extrahiert aus fossilen Überresten W-NW und Krapina) durch. Die Ergebnisse zeigten eine schwache antike Mensch-Neandertaler-Hybridisierung und eine starke antike Mensch-moderne Mensch-Hybridisierung. Die Mensch-Schimpanse- und die Neandertaler-Schimpansen-Hybridisierung sind von ähnlich schwacher Stärke. Dies deutet darauf hin, dass Mensch und Neandertaler nicht so eng verwandt sind wie zwei Individuen derselben Art, aber sie sind mehr miteinander verwandt als mit Schimpansen.

Es gab auch einige Versuche, aDNA zu entschlüsseln, um wertvolle phänotypische Informationen über alte Arten zu erhalten. Dies geschieht immer, indem eine DNA-Sequenz auf den Karyotyp einer gut untersuchten eng verwandten Art kartiert wird , die viele ähnliche phänotypische Merkmale aufweist. Greenet al. verglichen die aDNA-Sequenz des Neandertaler-Vi-80-Fossils mit der modernen menschlichen X- und Y-Chromosomensequenz und fanden eine Ähnlichkeit von 2,18 bzw. 1,62 Basen pro 10.000, was darauf hindeutet, dass die Vi-80-Probe von einem männlichen Individuum stammte. Andere ähnliche Studien umfassen das Auffinden einer mit Zwergwuchs assoziierten Mutation bei Arabidopsis in alter nubischer Baumwolle und die Untersuchung des bitteren Geschmackswahrnehmungsortes bei Neandertalern.

Anwendungen

Humanarchäologie

Afrika

Der moderne Mensch soll sich in Afrika vor mindestens 200 kya (vor tausend Jahren) entwickelt haben, wobei einige Hinweise auf ein Datum von über 300 kya hindeuten. Die Untersuchung der mitochondrialen DNA (mtDNA), der Y-Chromosom-DNA und der X-Chromosom-DNA zeigt, dass die früheste Population, die Afrika verließ, aus ungefähr 1500 Männern und Frauen bestand. Verschiedene Studien weisen darauf hin, dass die Bevölkerungen vor der Expansion aus Afrika in gewissem Maße geografisch „strukturiert“ waren; dies wird durch das Alter der gemeinsamen mtDNA-Linien nahegelegt. Eine Studie mit 121 Populationen aus verschiedenen Orten des gesamten Kontinents fand 14 genetische und sprachliche „Cluster“, was auf eine alte geographische Struktur der afrikanischen Populationen hindeutet. Im Allgemeinen haben genotypische und phänotypische Analysen gezeigt, dass sie „groß und unterteilt während eines Großteils ihrer Evolutionsgeschichte sind“.

Genetische Analysen haben archäologische Hypothesen über eine groß angelegte Migration von Bantu-Sprechern in das südliche Afrika von ungefähr 5 kya gestützt. Mikrosatelliten-DNA, Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) und Insertions-/Deletionspolymorphismen (INDELS) haben gezeigt, dass nilo-sahara-sprechende Populationen aus dem Sudan stammen. Darüber hinaus gibt es genetische Beweise dafür, dass tschadischsprachige Nachkommen von Nilo-Sahara-Sprechern um 8 kya aus dem Sudan in den Tschadsee eingewandert sind. Genetische Beweise haben auch gezeigt, dass nicht-afrikanische Populationen signifikante Beiträge zum afrikanischen Genpool leisteten. Zum Beispiel haben die Sahara-Afrikaner Beja ein hohes Maß an nahöstlicher sowie ostafrikanischer kuschitischer DNA.

Europa

Die Analyse der mtDNA zeigt, dass Eurasien in einem einzigen Migrationsereignis zwischen 60 und 70 kya besetzt war. Genetische Beweise zeigen, dass die Besetzung des Nahen Ostens und Europas nicht früher als 50 kya stattfand. Die Untersuchung der Haplogruppe U hat separate Verbreitungen aus dem Nahen Osten sowohl nach Europa als auch nach Nordafrika gezeigt.

Ein Großteil der Arbeit in der Archäogenetik konzentriert sich auf den neolithischen Übergang in Europa. Cavalli-Svorzas Analyse genetisch-geographischer Muster führte ihn zu dem Schluss, dass es zu Beginn des Neolithikums einen massiven Zustrom vorderasiatischer Populationen nach Europa gab. Diese Ansicht veranlasste ihn, „die expandierenden frühen Bauern auf Kosten der einheimischen mesolithischen Nahrungspopulationen stark hervorzuheben“. Die mtDNA-Analyse in den 1990er Jahren widersprach dieser Ansicht jedoch. MB Richards schätzte, dass 10-22% der vorhandenen europäischen mtDNAs während der Jungsteinzeit aus nahöstlichen Populationen stammten. Die meisten mtDNAs wurden unter bestehenden mesolithischen und paläolithischen Gruppen „bereits etabliert“. Die meisten „Kontrollregion-Linien“ der modernen europäischen mtDNA werden auf ein Gründungsereignis der Wiederbesetzung Nordeuropas gegen Ende des letzten glazialen Maximums (LGM) zurückgeführt. Eine Studie über vorhandene europäische mtDNAs deutet darauf hin, dass diese Wiederbesetzung nach dem Ende des LGM stattfand, obwohl eine andere darauf hindeutet, dass sie zuvor stattgefunden hat. Die Analyse der Haplogruppen V, H und U5 unterstützt ein Modell der „Pionierkolonisation“ der europäischen Besatzung, bei dem nahrungssuchende Populationen in ankommende neolithische Populationen einbezogen werden. Darüber hinaus bringt die Analyse alter DNA, nicht nur der vorhandenen DNA, Licht in einige Fragen. Zum Beispiel hat der Vergleich von neolithischer und mesolithischer DNA gezeigt, dass die Entwicklung der Milchwirtschaft der weit verbreiteten Laktosetoleranz vorausging.

Südasien

Südasien hat als der wichtigste frühe Korridor für die geographische Verbreitung des modernen Menschen aus dem Ausland gedient. Basierend auf Studien der mtDNA-Linie M haben einige vorgeschlagen, dass die ersten Bewohner Indiens österreichisch-asiatische Sprecher waren, die etwa 45-60 kya betraten. Der indische Genpool enthält Beiträge von frühesten Siedlern sowie westasiatischen und zentralasiatischen Bevölkerungen von Migrationen, die nicht früher als 8 kya stammen. Die fehlende Variation der mtDNA-Linien im Vergleich zu den Y-Chromosom-Linien weist darauf hin, dass hauptsächlich Männer an diesen Wanderungen teilnahmen. Die Entdeckung der beiden Unterzweige U2i und U2e der U mtDNA-Linie, die in Zentralasien entstanden, hat die Ansichten über eine große Migration von Zentralasien nach Indien „moduliert“, da die beiden Zweige 50 kya divergierten. Darüber hinaus kommt U2e in großen Prozentsätzen in Europa, aber nicht in Indien vor, und umgekehrt für U2i, was bedeutet, dass U2i in Indien beheimatet ist.

Ostasien

Die Analyse von mtDNA- und NRY-Sequenzen (nicht rekombinierende Region des Y-Chromosoms) hat gezeigt, dass die erste große Ausbreitung aus Afrika 50-100 km² über Saudi-Arabien und die indische Küste verlief und eine zweite größere Ausbreitung 15-50 km nördlich von der Himalaya.

Es wurde viel Arbeit geleistet, um das Ausmaß der Nord-Süd- und Süd-Nord-Wanderungen innerhalb Ostasiens aufzudecken. Der Vergleich der genetischen Vielfalt nordöstlicher Gruppen mit südöstlichen Gruppen hat Archäologen zu dem Schluss geführt, dass viele der nordostasiatischen Gruppen aus dem Südosten stammen. Die panasiatische SNP-Studie (Single Nucleotide Polymorphism) fand „eine starke und hochsignifikante Korrelation zwischen Haplotyp-Diversität und Breitengrad“, die in Verbindung mit der demografischen Analyse die Argumente für eine hauptsächlich Süd-Nord-Besetzung Ostasiens stützt. Archäogenetik wurde auch verwendet, um Jäger-Sammler-Populationen in der Region zu untersuchen, wie die Ainu aus Japan und die Negrito-Gruppen auf den Philippinen. Die Pan-Asiatische SNP-Studie ergab beispielsweise, dass Negrito-Populationen in Malaysia und die Negrito-Populationen auf den Philippinen enger mit lokalen Nicht-Negrito-Populationen als miteinander verwandt waren, was darauf hindeutet, dass Negrito- und Nicht-Negrito-Populationen durch ein Eintrittsereignis verbunden sind in Ostasien; obwohl andere Negrito-Gruppen Affinitäten teilen, einschließlich der australischen Aborigines. Eine mögliche Erklärung hierfür ist eine kürzliche Vermischung einiger Negrito-Gruppen mit ihrer lokalen Bevölkerung.

Amerika

Archäogenetik wurde verwendet, um die Besiedlung Amerikas aus Asien besser zu verstehen. Die mtDNA-Haplogruppen der amerikanischen Ureinwohner werden auf 15 bis 20 kya geschätzt, obwohl es bei diesen Schätzungen einige Abweichungen gibt. Genetische Daten wurden verwendet, um verschiedene Theorien darüber vorzuschlagen, wie Amerika kolonisiert wurde. Obwohl die am weitesten verbreitete Theorie „drei Wellen“ der Migration nach dem LGM durch die Beringstraße suggeriert, haben genetische Daten zu alternativen Hypothesen Anlass gegeben. Zum Beispiel schlägt eine Hypothese eine Migration von Sibirien nach Südamerika 20–15 kya und eine zweite Migration vor, die nach der Gletscherrezession stattfand. Y-Chromosom-Daten haben einige zu der Annahme veranlasst, dass es zwischen 17,2 und 10,1 kya nach dem LGM eine einzige Wanderung vom sibirischen Altai-Gebirge aus gab. Die Analyse sowohl der mtDNA als auch der Y-Chromosom-DNA zeigt Hinweise auf „kleine Gründungspopulationen“. Die Untersuchung von Haplogruppen hat einige Wissenschaftler zu dem Schluss gebracht, dass eine südliche Migration von einer kleinen Population nach Amerika unmöglich war, obwohl eine separate Analyse ergeben hat, dass ein solches Modell machbar ist, wenn eine solche Migration entlang der Küsten stattfindet.

Australien und Neuguinea

Schließlich wurde die Archäogenetik verwendet, um die Besetzung Australiens und Neuguineas zu untersuchen. Die Ureinwohner Australiens und Neuguineas sind phänotypisch sehr ähnlich, aber mtDNA hat gezeigt, dass dies auf Konvergenz durch das Leben unter ähnlichen Bedingungen zurückzuführen ist. Nicht-kodierende Regionen der mt-DNA haben „keine Ähnlichkeiten“ zwischen den Ureinwohnern Australiens und Neuguineas gezeigt. Darüber hinaus werden keine großen NRY-Linien zwischen den beiden Populationen geteilt. Die hohe Häufigkeit einer einzigen NRY-Linie, die für Australien einzigartig ist, gepaart mit „geringer Diversität von Linien-assoziierten Y-chromosomalen kurzen Tandem-Wiederholungs-(Y-STR)-Haplotypen“ liefert Beweise für ein „neues Gründer- oder Flaschenhals“-Ereignis in Australien. Aber es gibt relativ große Unterschiede bei der mtDNA, was bedeuten würde, dass der Flaschenhalseffekt hauptsächlich Männer betrifft. Zusammen zeigen NRY- und mtDNA-Studien, dass das Aufspaltungsereignis zwischen den beiden Gruppen über 50 kya lag, was Zweifel an der jüngsten gemeinsamen Abstammung zwischen den beiden aufkommen lässt.

Pflanzen und Tiere

Die Archäogenetik wurde verwendet, um die Entwicklung der Domestikation von Pflanzen und Tieren zu verstehen .

Domestikation von Pflanzen

Die Kombination von Genetik und archäologischen Funden sind verwendet worden , um die frühesten Anzeichen von Pflanze zu verfolgen Domestizierung der ganzen Welt. Da jedoch die nukleare, mitochondriale und Chloroplasten - Genomen verwendet , um Spuren Domestizierung Moment Ursprungs mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten entwickelt haben, deren Nutzung zu Spur Genealogie haben etwas problematisch. Nukleare DNA im Besonderen wird gegenüber Mitochondrien- und Chloroplasten-DNA aufgrund ihrer schnelleren Mutationsrate sowie ihrer intraspezifischen Variation aufgrund einer höheren Konsistenz der genetischen Marker des Polymorphismus verwendet . Zu den Ergebnissen der „Domestikationsgene“ von Pflanzen (Eigenschaften, die spezifisch für oder gegen ausgewählt wurden) gehören

  • tb1 (teosinte branched1) – beeinflusst die apikale Dominanz bei Mais
  • tga1 (teosinte glume architecture1) – macht Maiskörner für den Menschen kompatibel
  • te1 (Endohr1) – beeinflusst das Gewicht der Körner
  • fw2.2 – Einfluss auf das Gewicht von Tomaten
  • BoCal – Blütenstand von Brokkoli und Blumenkohl

Durch das Studium der Archäogenetik bei der Pflanzendomestikation lassen sich auch Anzeichen der ersten globalen Ökonomie aufdecken. Die geografische Verteilung neuer Pflanzen, die in einer Region hochselektiert wurden, in einer anderen, wo sie ursprünglich nicht eingeführt worden wäre, dient als Beweis für ein Handelsnetzwerk für die Produktion und den Verbrauch leicht verfügbarer Ressourcen.

Domestikation von Tieren

Archäogenetik wurde verwendet, um die Domestikation von Tieren zu untersuchen. Durch die Analyse der genetischen Vielfalt in domestizierten Tierpopulationen können Forscher nach genetischen Markern in der DNA suchen, um wertvolle Erkenntnisse über mögliche Merkmale von Vorläuferarten zu gewinnen. Diese Merkmale werden dann verwendet, um archäologische Überreste zwischen wilden und domestizierten Exemplaren zu unterscheiden. Die genetischen Untersuchungen können auch zur Identifizierung von Vorfahren bei domestizierten Tieren führen. Die aus genetischen Studien zu aktuellen Populationen gewonnenen Informationen helfen dem Archäologen bei der Suche nach der Dokumentation dieser Vorfahren.

Archäogenetik wurde verwendet, um die Domestikation von Schweinen in der gesamten alten Welt zu verfolgen. Diese Studien liefern auch Hinweise auf die Details der frühen Landwirte. Methoden der Archäogenetik wurden auch verwendet, um die Entwicklung der Domestikation von Hunden weiter zu verstehen. Genetische Studien haben gezeigt, dass alle Hunde vom grauen Wolf abstammen, es ist jedoch derzeit nicht bekannt, wann, wo und wie oft Hunde domestiziert wurden. Einige genetische Studien haben auf mehrere Domestikationen hingewiesen, andere nicht. Archäologische Funde helfen, diese komplizierte Vergangenheit besser zu verstehen, indem sie solide Beweise für den Fortschritt der Domestikation von Hunden liefern. Als die frühen Menschen Hunde domestizierten, wurden die archäologischen Überreste begrabener Hunde immer häufiger. Dies bietet nicht nur mehr Möglichkeiten für Archäologen, die Überreste zu untersuchen, sondern liefert auch Hinweise auf die frühe menschliche Kultur.

Siehe auch

Verweise

Zitate

Quellen

Externe Links