DNA. Klucz do najgłębiej skrywanych tajemnic człowieka

Rewolucja na wykopaliskach archeologicznych

Kości, skamieniałości, narzędzia, malowidła. Wachlarz możliwości jest duży i nieduży jednocześnie, a praca archeologów w znacznym stopniu uzależniona jest od szczęścia. Są stanowiska bardziej i mniej obfite w ślady obecności dawnych ludzi - co jednak zrobić, kiedy widocznych gołym okiem śladów nie ma w ogóle?

Jeszcze do niedawna wydawało się to problemem nie do przeskoczenia. Białe plamy w historii człowieka zapisywane były wyłącznie niepotwierdzonymi domysłami, wnioskowaniem na podstawie wcześniejszych i późniejszych wydarzeń. Nauka zdobyła jednak zupełnie nowe narzędzie, które może wywrócić do góry nogami całą archeologię. Możliwe jest mianowicie pozyskiwanie prastarych śladów DNA bez jakichkolwiek ewidentnych jego nośników!


Jak to wygląda w praktyce? Zaczęto od eksperymentu, w ramach którego z kilkudziesięciu miejsc, między innymi w Belgii, Chorwacji czy Francji, pobrano próbki ziemi, by poddać je szczegółowym badaniom. Dla zwiększenia prawdopodobieństwa sukcesu w początkowym etapie wszystkie materiały zebrano w potwierdzonych stanowiskach archeologicznych. Następnie pobrane próbki przeanalizowano pod kątem zawartego w nich DNA.

Zgodnie z przewidywaniami, znaleziono całe morze śladów, z którymi nie bardzo było wiadomo co zrobić. Nosorożce, mamuty, niedźwiedzie, hieny. Ogromna ilość zwierzęcego DNA przesłoniła cel poszukiwań. A chodziło przecież o to, by odnaleźć materiał genetyczny należący do człowieka. I ten problem udało się ostatecznie rozwiązać. W oparciu o DNA współcześnie żyjących ludzi stworzono narzędzie pozwalające wydobyć wyłącznie kod genetyczny należący do człowieka. W ten sposób nie tylko odseparowano ludzkie DNA od zwierzęcego w pobranych wcześniej próbkach, ale też odnaleziono bezcenny materiał genetyczny tam, gdzie nigdy wcześniej nie znajdowano kości ani narzędzi wskazujących na dawne osadnictwo.


Pokłosiem rozwoju badań nad DNA było zidentyfikowanie tzw. denisowianina - nieznanego wcześniej człowieka żyjącego przed 40 tys. lat w górach Ałtaj.

Rewolucja w kryminalistyce

Możliwość zidentyfikowania brakujących ogniw w rozwoju człowieka to nie wszystko. Inne możliwości, jakie daje DNA, są znacznie bardziej, hm…, praktyczne. Weźmy wspomnianą na samym początku kryminalistykę. Pozostawienie śladów DNA na miejscu przestępstwa znacząco zwiększa szanse na złapanie winnego i udowodnienie mu winy ponad wszelką wątpliwość. Jest tylko jeden warunek - podejrzany musi figurować w bazie danych. Innymi słowy, ślady znalezione na miejscu przestępstwa muszą mieć opisany odpowiednik w kartotece policyjnej. Jeśli tych nie ma, to próbki na nic się zdadzą. Tak przynajmniej było do tej pory.


Wraz z postępem w badaniach nad kodem genetycznym pojawił się przełom w pracy śledczych. Dysponując pozostawionym na miejscu przestępstwa materiałem genetycznym, wyłącznie na jego podstawie naukowcy są w stanie odtworzyć… twarz osoby, która pozostawiła ślady! DNA zdradzi bez problemu kolor włosów, oczu, odcień skóry, geograficzne pochodzenie, a nawet… układ piegów. Na tym nie koniec.

Badacze skupili się na poszukiwaniu wzorów, które odpowiadałyby poszczególnym cechom twarzy, takim jak wielkość nosa, kształt szczęki, wydatność podbródka itp. Dzięki współpracy licznych woluntariuszy udało się skompilować bazę danych na tyle dokładną, że na podstawie materiału genetycznego można stworzyć niemal fotograficzny portret jego właściciela.


Dzięki postępowi w genetyce łatwiej nie tylko tropić przestępców, łatwiej też identyfikować ofiary, których stan nie pozwala rozpoznać ich w inny sposób. Podobnie w przypadku, kiedy zwłoki są niekompletne. To, co dawniej prowadziło śledztwo w ślepą uliczkę, dzisiaj przestaje być problemem. Jest szansa, że wiele dochodzeń, które utknęły w pozornie martwym punkcie, zdoła wreszcie znaleźć szczęśliwy (a przynajmniej sprawiedliwy) finał.

Rewolucja w przechowywaniu danych

Produkujemy ogromne ilości danych - większe niż kiedykolwiek wcześniej. Statystyki robią imponujące wrażenie, przychodzi jednak czas na refleksję. Dawniej komputer z mikroskopijną na dzisiejsze warunki pamięcią ledwo mieścił się w hangarze, dzisiaj pendrive wielkości palca mieści setki gigabajtów. Niestety to wciąż mało. I tu pojawia się kod DNA.


Naukowcy sięgnęli po jeden z największych rockowych hitów wszech czasów, „Smoke on the water”, by na nim przeprowadzić eksperyment. W postaci cyfrowej, kodu binarnego, utwór zajmował 140 megabajtów - sporo. Postanowiono przetransferować go na kod złożony z czterech nukleotydów. Nagle ze 140 megabajtów danych zrobiła się ilość praktycznie niezauważalna. By upewnić się, że to nie błąd, wykonano również proces przeciwny, czyli odkodowano utwór do początkowej postaci. Żaden element nie został utracony.


Podobny eksperyment wykonano na filmie, wirusie komputerowym, a nawet całym systemie operacyjnym. W każdym przypadku próba zakończyła się powodzeniem, co doskonale rokuje na przyszłość. Oznacza to bowiem, że wszystkie dane, jakie aktualnie posiadamy, można by zmieścić w zaledwie jednym pokoju. Pozwoliłoby to uniknąć kryzysu braku miejsca na dane, o którym coraz częściej mówią analitycy. Na dodatek jeśli tylko zadba się o odpowiednie warunki przechowywania, to dane zapisane w ten sposób pozostaną w nienaruszonym stanie przez tysiące lat.

Rewolucja dzieje się na naszych oczach. To, co jeszcze wczoraj wydawało się niemożliwe, dzisiaj dokonuje się w praktyce. Kto wie, jak wiele jeszcze zagadek - zwłaszcza tych o nas samych - pozwolą nam rozwiązać dalsze badania nad kodem genetycznym. Pytań wciąż jest znacznie więcej niż odpowiedzi.

Źródła: 1, 2, 3, 4