Fossiel DNA reanimeert uitgestorven soorten

Dat het DNA dat de Amerikaan Russ Higuchi in 1984 uit gedroogd spierweefsel van een morsdode quagga (een uitgestorven zebrasoort) haalde ook echt quagga-DNA was, is min of meer onomstreden. Ook het DNA dat de Zweed Svante Pääbo in de daaropvolgende jaren uit Egyptische mummies puurde, hoorde wellicht toe aan de voormalige omzwachtelden. Maar vervolgens werden de claims van de paleogenetica spectaculairder. Iemand haalde naar eigen zeggen DNA uit een miljoenen jaren oud magnoliablad. Toen kwamen de in versteende hars gevangen insecten, en DNA uit dinosaurusbeenderen. Het resultaat daarvan kent u: Jurassic Park.

Wie gehoopt had dat Steven Spielberg het voor 2015 aangekondigde vervolg met echte dino's zou kunnen filmen, moeten we echter teleurstellen. Al voor het verschijnen van de sequel moesten de ontdekkers van het dino-DNA namelijk met het schaamrood op de wangen bekennen dat ze mogelijk met hun eigen DNA hadden uitgepakt - of alleszins met dat van een mens, geen dino dus. Foto's uit die tijd tonen wetenschappers zonder masker of handschoenen die zich over besmetting met eigen DNA weinig zorgen maakten. De grote vakbladen die de valse vondsten gepubliceerd hadden, waren woest, en fossiel DNA belandde voor lange tijd in het verdomhoekje.

Maar onder de radar is ondertussen vastberaden doorgewerkt. Besmetting vermijden werd een obsessie. Technologische ontwikkelingen zorgden voor het laatste duwtje in de rug. Tot voor kort gebruikten wetenschappers de omslachtige PCR-methode, die alleen werkte met de langste fragmenten van het sterk verbrokkelde fossiele DNA en dus een ongezonde voorkeur vertoonde voor het moderne DNA waarmee veel stalen besmet waren.

De nieuwe generatie machines werkt echter het best met korte stukjes. Bovendien zijn ze zo snel en efficiënt dat wetenschappers de genetische code in het gevonden DNA voor een redelijke prijs niet één, maar tientallen keren opnieuw kunnen nalezen, wat de betrouwbaarheid van hun resultaten aanzienlijk ten goede komt. En dus gingen de grote vakbladen de laatste jaren één voor één opnieuw overstag.

Vooral Svante Pääbo, de man van de mummies, triomfeerde. De directeur van het departement Evolutionaire Genetica van het Max Planckinstituut voor Evolutionaire Antropologie in Leipzig overzag de reconstructie van het volledige genoom van Kroatische neanderthalers. Vervolgens deed hij hetzelfde met een onooglijk stukje been uit een Siberische grot dat zowaar afkomstig bleek van een onbekende mensensoort, sindsdien bekend als 'Denisova-mens'.

Een nieuwe methode kan ook eenzame strengen van de dubbelstrengige DNA-molecule konden aflezen. Daarmee wisten experts een reconstructie te maken van het kleine meisje uit de Denisovagrot die zo haarscherp is dat eerdere 'volledige genomen' van voorhistorische mensachtigen erbij verbleken tot onscherpe snapshots.

Onbekende voorouder

Harvardprofessor David Reich kon met fossiel DNA al aantonen dat een klein percentage van de genetische variatie bij mensen buiten Afrika vermoedelijk van neanderthalers afkomstig is, en dat mannen en vrouwen van beide soorten in het verleden - al dan niet met wederzijdse instemming - samen kinderen hebben gemaakt. Op een recente conferentie in Londen deed hij nu uit de doeken hoe het nieuwe neanderthalergenoom toont dat ook de voorouders van de mensen uit Denisova al eens met een neanderthaler in het struikgewas doken.

Intrigerender nog is dat een deel van de variatie in het Denisova-DNA afkomstig lijkt van een genetisch vooralsnog onbekende voorouder, die geen neanderthaler, noch een moderne mens was.

Wie dan wel, dat zal pas blijken als ook het DNA van andere mensachtigen genetisch getypeerd kan worden. Al is lang niet zeker dat men daarvan ooit zoveel bruikbaar DNA zal vinden als van de netjes diepgevroren Denisovanen, of de goed geconserveerde Siberische jongen van wie Nature zopas het DNA uit de doeken deed. Die was vermoedelijk slechts 24.000 jaar oud, een jonkie dus in vergelijking met het minstens 75.000 jaar oude Denisovameisje. Maar de genetische details in zijn vrij oppervlakkig doorgelichte DNA geven wel meer informatie over een vraagstuk dat minstens evenzeer tot de verbeelding spreekt als de vraag wie het in de prehistorie met wie deed, namelijk waar de oorspronkelijke Amerikanen vandaan kwamen.

Van bil met de locals

Die trokken naar het overzeese continent vanuit Oost-Azië, en de al bekende genetische gegevens gaven ook aan dat ze het nauwst verwant waren met mensen uit die regio. Maar de Siberische jongen bleek zowel kenmerken te herbergen die gewoonlijk in Europa worden aangetroffen als kenmerken die enkel bij native Americans worden gevonden. "Er zwierven in die tijd dus mensen uit onze regio rond in het oosten van Siberië", zegt de Deense paleogeneticus Eske Willerslev in Nature, "nota bene toen de toenmalige ijstijd zowat op zijn hoogtepunt was. En die gingen regelmatig van bil met de locals."

Waarmee we toch weer bij het beest met de twee ruggen zijn aanbeland. Kijkt er dan tegenwoordig niemand meer naar het DNA van andere beesten? Toch wel: moleculair ecoloog Michael Hofreiter van de Universiteit van York zocht eerder al naar DNA in versteende uitwerpselen van de uitgestorven grote grondluiaard om uit te vissen welke planten er toen zoal te vreten vielen en verdiepte zich in de genetische eigenaardigheden van de mammoet en de holenbeer. En vlak voor de zomer publiceerde hij samen met Willerslev en Ludovic Orlando van de Universiteit van Kopenhagen het genoom van een Canadees paard van minstens een half miljoen jaar oud.

"Dat zijn veruit de oudste overblijfselen waaruit we al betrouwbaar fossiel DNA hebben gehaald", vertelde Orlando op de meeting, "en we moesten echt eerst onszelf overtuigen dat het de moeite waard was om het te proberen - want zoiets kost veel tijd en veel geld." Dus zochten de wetenschappers eerst naar aminozuren en vervolgens eiwitten in het staal, om te zien of die veel stabielere moleculen bewaard waren gebleven. "Dat bleek het geval te zijn, dus gaven we het project groen licht."

Het onderzoek leverde een ongezien gedetailleerd beeld op van het erfelijk materiaal van het prehistorische paard, waaruit liefhebbers konden leren wanneer de laatste gemeenschappelijke voorouder van de huidige paarden leefde: naar schatting dik vier miljoen jaar geleden. Ook blijkt dat de paardenpopulatie zo'n 25.000 à 50.000 jaar geleden piekte en dan sterk terugviel, en dat przewalskipaarden inderdaad de enige wilde paarden zijn die niet afstammen van gedomesticeerde dieren.

Miljoen jaar oud

Maar de wetenschappers gaan vooral watertanden bij het idee dat ze uit deze bevroren knol nog DNA hebben kunnen puren. "Nu dat gelukt is, lijken stalen van een miljoen jaar oud haalbaar", denken Orlando en Hofreiter. "Maar, voor je het vraagt: dinosaurussen, dat zal nooit lukken, want het DNA in hun beenderen is 100 procent zeker al heel lang helemaal verdwenen."

Toch ziet het ernaar uit dat die magische grens van één miljoen jaar oud niet voor alle organismen onbereikbaar zal blijken, denkt Johannes Krause. Hij is de eerste auteur van het Denisova-artikel, maar onderzoekt nu fossiele ziektekiemen. "Van bacteriën en virussen vinden we geen fossielen", glimlacht hij, "maar hun DNA vinden we wel. Veel zelfs."

Dat bleek in de zomer van 2012 toen Krause DNA haalde uit de tand van een jonge vrouw die in de veertiende eeuw in een melaatsenkolonie in Denemarken de geest gaf. "In die tand zat zo'n 9 procent menselijk DNA", vertelt hij, "en maar liefst 40 procent DNA van de bacterie die de ziekte veroorzaakt. Die heeft blijkbaar een uitzonderlijk dikke celwand, die het DNA tegen schade beschermde." Dat doet dromen: wie weet komen we ooit nog te weten waarvan de Homo erectus een miljoen jaar geleden zoal onwel werd. In de tussentijd heeft het onderzoek echter op korte tijd al licht geworpen op heel wat andere historische onheilsbrengers.

Builenpest

Zo vond Krause in middeleeuwse skeletten DNA waaruit onomstotelijk bleek dat de bacterie Yersinia pestis, die nog steeds in China circuleert maar aanzienlijk minder virulent is geworden, aan de basis lag van de middeleeuwse builenpest. Sterker nog: hoewel bacteriologen ervan uitgingen dat een bacterie enkel zo'n slachting kan aanrichten wanneer ze voor het eerst opduikt, bleek dezelfde variant ook ten tijde van de Justiniaanse pest in de Romeinse tijd al de ronde te doen.

Moleculair antropologe Christina Warinner van de Universiteit van Oklahoma vond dan weer onvermoede hoeveelheden goed bewaard bacterieel én menselijk DNA in het tandsteen van oude schedels en riep archeologen met aandrang op om dat alsjeblief niet langer te verwijderen van de fossiele tanden die ze vinden. "Het spul bevat namelijk een schat aan informatie." U hebt het gehoord: als u ervan droomt in een volgend tijdperk weer te worden opgegraven en zo alsnog beroemd te worden, is een slechte mondhygiëne een absolute must.