Metode kan artsbestemme tusindvis af arkæologiske knoglestumper

Videnskabelige nybrud 21. aug 2022 3 min Postdoctoral Fellow Patrick Rüther Skrevet af Kristian Sjøgren

Nyudviklet metode til at analysere proteiner i knogler kan hjælpe arkæologer med at hitte redde i de ofte tusindvis af knoglestumper, som de finder i forbindelse med arkæologiske udgravninger. Metoden kan give større indblik i, hvad vores forfædre spiste og holdt af husdyr, siger forsker.

Interesseret i Videnskabelige nybrud? Vi kan holde dig opdateret helt gratis

Ved arkæologiske udgravninger et én ting ofte sikkert, nemlig at man næsten altid finder hundredvis af små knoglestumper, som man ikke helt ved, hvad man skal gøre ved.

Disse knoglestumper kan indeholde vigtig viden om fortiden; hvad spiste vores forfædre, eller hvad holdt de af husdyr?

Det er dog ofte umuligt at identificere, hvilke dyr de forskellige knoglestumper stammer fra. Enten skal en ekspert identificere dem én efter én, men det kræver, at de har en vis størrelse, og at eksperten har virkelig meget tid. En anden mulighed er at genomsekventere dem, men det koster en formue pr. knoglestump.

Resultatet er for det meste, at ingen af tingene sker, og derfor har museer ofte kældrene fyldt med sække med tusindvis af knoglestumper fra udgravninger af alt fra stenalderbopladser til neandertalergrotter.

En ny metode dog være arkæologernes lys i mørket.

Ved hjælp af samlebånds-proteinanalyser kan forskere artsbestemme 200 knoglestumper om dagen. Det gør det muligt hurtigt at slå fast, hvad de mange knoglestumper stammer fra, og hvad det har af betydning for fortolkningen af historien eller forhistorien.

"Denne metode er oprindeligt udviklet til at studere proteiner ved sygdom og derfor udviklet til hurtigt at komme med svar. Vi har justeret metoden til nu at kunne bruges på arkæologiske prøver, om vi så taler om knogler, tænder, hud eller hår," fortæller en af forskerne bag studiet, postdoc Patrick Rüther fra Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research ved Københavns Universitet og Mass Spectrometry for Quantative Proteomics-gruppen, som ledes af professor Jesper Velgaard Olsen.

Forskningen bag udvikling af metoden er offentliggjort i Nature Communications.

Skar timer af analysetiden

I forskningsarbejdet har Patrick Rüther på forskellige niveauer effektiviseret allerede eksisterende metoder til at analysere på proteinindholdet i en given biologisk prøve.

Normalt involverer hele processen tre trin:

  • Ekstrahering af proteinerne fra prøven ved hjælp af forskellige kemikalier.
  • Analysering af prøven ved hjælp af massespektrometri. Massespektrometri kan bruges til at kortlægge, hvilke proteiner der findes i en given prøve.
  • Databehandling af resultatet af massespektrometeret ved hjælp af avancerede computerprogrammer til at koble proteiner til biologi, hvilket i dette forskningsarbejde betyder artsbestemmelse.

Med forhenværende metoder har denne proces typisk taget mellem én og tre timer at udføre for én enkelt prøve, og den har dermed været uegnet til at analysere på store sække med knoglestumper.

Med effektivisering af alle trinene i processen er det lykkedes Patrick Rüther sammen med sine kollegaer at få hele processen til at tage sølle fem minutter.

"Det gør, at vi kan analysere 200 prøver om dagen, og at prisen for at analysere den enkelte prøve er kommet så langt ned, at det økonomisk hænger sammen," siger han.

Kan identificere op til 156 arter

Et vigtigt skridt i det nye forskningsarbejde har været udviklingen af en metode til at komme fra proteiner til artsbestemmelse.

Det har krævet, at forskerne har udviklet helt nye modeller, som sammenligner fundet fra massespektrometeret med databaser for proteiner i forskellige arter.

Som eksempel kan forskerne med modellerne og databaserne koble fundet af et givent protein i kollagen i æsler til databaserne og derved vide, at deres prøve stammer fra et æsel.

I alt kan forskerne med deres metode identificere 156 forskellige arter baseret på proteinfund i knogler.

"Tidligere metoder har været gode til at identificere proteinsekvenser ud fra de grafer, som kommer ud af massespektrometeret. I dette studie har det været nødvendigt at lægge et ekstra lag på og derved komme fra graf til proteinsekvens til artsbestemmelse," forklarer Patrick Rüther.

Analyserer op til 60.000 år gamle knogler

Patrick Rüther fortæller, at forskerne har planer om at udvide databasen af dyr, så de kan være i stand til at identificere endnu flere i fremtiden.

De 156 arter inkluderer for nuværende mest pattedyr, og nogle af dem er så ens, at det fortsat er svært at skelne mellem for eksempel en domesticeret ko og en urokse.

Til gengæld kan forskerne godt skelne mellem et æsel og en hest, hvilket andre metoder har haft meget svært ved, og så rummer teknologien muligheden for at se rigtig langt tilbage i tiden.

Patrick Rüther fortæller, at nogle af de prøver, som forskerne har undersøgt, er mellem 40.000 og 60.000 år gamle og stammer fra et neanderthalerbosted i Portugal.

Ved hjælp af metoden kunne forskerne identificere, hvilke dyr vores fjerne fætre på det evolutionære træ havde jaget og spist.

"Metoden åbner også op for, at man faktisk kan analysere på knoglefragmenterne, samtidig med at udgravningen finder sted, og derved guide udgravningen. Finder vi, at nogle af knoglestumperne stammer fra mennesker, vil det i tillæg være relevant at få helgenomsekventeret DNA’et for på den måde at finde ud af meget mere om dem, der har boet på det givne sted for mange tusinder af år siden," siger Patrick Rüther.

The Proteomics Program analyses all protein variants in a sample to identify proteins involved in disease and disease biomarkers. Proteomics reveal...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020