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在考古和法医学研究中,古 DNA 分析意义重大,但 DNA 保存受多种因素影响。研究人员对比两个斯洛文尼亚考古遗址的 247 块颞骨岩部,发现 Ljubljana - Njego?eva 墓地的样本 DNA 产量更高、降解指数更低。该研究有助于理解 DNA 保存的复杂性。
在考古学和法医学的领域中,从骨骼残骸中提取的 DNA 就像一把神奇的钥匙,它能够开启通往过去的大门,帮助人们揭开古代人类的神秘面纱,比如确定遗骸身份、探寻遗传联系,进而深入了解过去人群的社会结构、交流互动以及迁徙轨迹。然而,这把 “钥匙” 却十分脆弱,它的保存会受到各种各样内部和外部因素的影响,这些因素相互交织,形成了一个复杂的 “谜题”。其中,环境因素对遗传物质保存的影响尤为显著,就像不同的 “魔法药水”,会对 DNA 产生截然不同的作用。但是,目前人们对于不同环境因素究竟如何单独影响 DNA 保存,还知之甚少,对于从不同遗址骨骼中提取的遗传物质的数量和质量差异,也缺乏足够的了解。在这样的背景下,为了破解 DNA 保存的奥秘,斯洛文尼亚的研究人员开展了一项极具意义的研究。
研究人员选取了位于斯洛文尼亚不同地区的两个墓地的骨骼样本进行研究,该研究成果发表在《Forensic Science International》上。这两个墓地分别是位于东南部的?rnomelj 考古遗址和位于卢布尔雅那中部的 Njego?eva 考古遗址。研究人员从这两个遗址中挑选了 247 块颞骨岩部(因其被证实含有较多的内源性 DNA),通过一系列科学严谨的实验和分析,探究环境因素对 DNA 保存的影响。最终研究发现,Njego?eva 遗址的样本 DNA 产量更高,降解指数更低,这一结果揭示了不同环境因素对 DNA 保存有着显著影响。这项研究为理解不同环境中骨骼残骸 DNA 保存的复杂性提供了宝贵的见解,对考古学和法医学的发展有着重要意义。
在研究过程中,研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,精心挑选了来自两个考古遗址的骨骼样本,其中包括 122 块来自 Ljubljana - Njego?eva 的颞骨岩部和 125 块来自?rnomelj 的颞骨岩部。然后,采用完整的脱矿质提取方法从骨样本中获取 DNA,并利用实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)来测定 DNA 的数量和质量。此外,还进行了常染色体短串联重复序列(STR)分型,以验证 DNA 的真实性。
下面来看具体的研究结果:
- DNA 定量:研究人员通过对 Auto 靶标的扩增数据计算 DNA 产量,依据 Auto/Deg 比值评估 DNA 质量。所有样本的 DNA 浓度均高于 PowerQuant 试剂的检测阈值,但样本间的 DNA 降解程度存在差异。部分样本的降解指数超过 100,少数样本的 IPC 偏移值超过阈值,不过多数样本的纯化效率较高,且阴性对照样本未出现污染问题。
- STR 分型:研究人员对三个颞骨岩部样本以及同一骨骼的髌骨和犬齿样本进行 STR 分型。结果显示,所有样本的 STR 分型均成功,且遗传图谱相互匹配,同时未发现与当代 DNA 的污染以及与消除数据库的匹配,这充分证实了所提取 DNA 的真实性。
- 统计分析:对两个遗址样本的 DNA 数量和降解指数进行统计分析后发现,Njego?eva 样本的 DNA 产量中位数更高,降解指数中位数更低,这表明 Njego?eva 遗址的样本 DNA 保存情况更好。即便去除极端异常值后重新分析,结果依然具有统计学意义,进一步验证了研究结果的可靠性。
研究结论和讨论部分指出,尽管研究存在一定的局限性,比如未对个体骨样本进行详细的死后间隔分析,对于土壤 pH 和温度差异对 DNA 保存影响的解释也只是推测性的。但该研究明确了温度、湿度和土壤化学性质等环境因素对 DNA 保存有显著影响。较高的温度会通过破坏 DNA 氢键和增强微生物活动加速 DNA 降解;土壤的酸碱度不同,会影响骨骼中羟基磷灰石与 DNA 的结合,进而影响 DNA 的稳定性;土壤的透水性不同,也会影响 DNA 的保存,湿度较高不利于 DNA 保存。此外,研究还发现土壤中有机物含量对岩部骨 DNA 产量没有明显影响。总的来说,该研究为后续研究不同环境中遗骸的保存潜力奠定了基础,也让我们更加明白环境对 DNA 保存影响的复杂性,为考古学和法医学中 DNA 分析提供了重要参考,激励着科研人员进一步深入探索 DNA 保存的奥秘 。