Ældgamle proteiner åbner ny dør til fortiden
I 30 år har forskere studeret gammelt DNA for at finde ud af mere om fortidens dyr og mennesker. Men vi kan finde ud af endnu mere om fortiden ved at kigge på ældgamle proteiner, siger forsker.

Forskere begynder at kigge på proteiner i deres undersøgelser af ældgamle fund. Proteinerne kan bruges til at fortælle mere om en persons liv og død, end DNA kan, siger forsker. (Foto: Shutterstock)

De seneste år er vi blevet bombarderet med videnskabelige artikler, hvor forskere har kortlagt genomer for en lang række uddøde dyr eller døde mennesker.

Det drejer sig eksempelvis om mammuttens genom, et 700.000 år gammelt hestegenom og genomer for vores fjerne slægtninge neandertalerne.

Men hvor genomerne fortæller noget om arten og artens udvikling, fortæller de sekventerede DNA-stumper ikke noget om personen eller det individuelle dyr.

Hvordan levede de, og hvad døde de af?

Den slags spørgsmål kan i nogle tilfælde kun besvares med analyser af proteiner, og det har fået forskere fra Center for Geogenetik ved Københavns Universitet til at udse sig netop ældgamle proteiner som det næste store forskningsområde, når de vil finde ud af mere om fortidens dyr og mennesker.

»Ved at bruge proteiner i vores analyser, er det muligt at se på processer, som ikke efterlader sig spor i DNA’et. Proteinerne kan eksempelvis fortælle os, hvilke sygdomme en person har lidt af, da han eller hun døde,« fortæller postdoc ved Statens Naturhistoriske Museum, Center for Geogenetik, Enrico Cappellini.

Enrico Cappellini har netop fået sine visioner for fremtidens forskning indenfor palæontologi og arkæolog publiceret i det velansete videnskabelige tidsskrift Science.

Brugte proteiner i tandstens-opdagelse

Et eksempel på brugen af proteiner til at finde ud af mere om fortiden finder man i artiklen ’Vild opdagelse: Tandsten fra 1.000 år gammel mumie sladrer om alvorlige sygdomme’.

Her har forskerne fra Center for Geogenetik brugt netop identificering af proteiner i 1.000 år gamle tænder med tandsten til at finde ud af, hvilke bakterier der lavede tandstenene.

Forskerne har i tillæg fundet ud af, hvilke immunforsvarsrelaterede proteiner kroppen har produceret som modsvar på de uvelkomne bakterier.

Fakta

DNA’et indeholder menneskets arvemasse. Det ændrer sig ikke nævneværdigt, fra vi bliver født, til vi dør. Tilstedeværelsen eller koncentrationer af proteiner i kroppen eller i bestemte væv ændrer sig til gengæld hele tiden.
Proteinerne bliver blandt andet produceret af kroppen som modsvar på sygdomme, hvilket gør, at tilstedeværelsen eller koncentrationen af givne proteiner kan fortælle forskerne noget om, hvilke sygdomme en person har lidt af.

Forekomsten af proteiner kan også være vævsspecifik eller aldersspecifik. Eksempelvis findes der proteiner i leveren, som kun findes her, og der er også proteiner, som kun findes i kroppen i den tidlige barndom eller sent i livet.

Forekomsten af sådanne proteiner kan forskere bruge til at finde ud af noget om en afdød person, som ikke kan findes ved at se på personen med det blotte øje eller med DNA-analyser.

»Det var fuldstændig som at finde de arkæologiske levn fra et forhistorisk slag, bare på det molekylære niveau. DNA gjorde det alene muligt at identificere bakteriearterne, mens proteinerne gjorde det muligt for os at identificere infektionsprocessen. På den måde kunne vi finde ud af meget mere om denne persons liv og død,« forklarer Enrico Cappellini.

I et lignende studie har en anden gruppe forskere brugt proteiner til at fastslå, at en 500 år gammel inka-mumie led af en alvorlig lungeinfektion på dødstidspunktet. Det kunne forskerne heller ikke have fundet ud af ved udelukkende at kigge på inkaens DNA.

Proteiner lever 10 gange så lang tid som DNA

Én af de helt store fordele ved at kigge på proteiner frem for - eller i kombination med - DNA er proteinernes levetid.

Proteiner bruger faktisk 10 gange så lang tid på at blive nedbrudt som DNA.

Det gør, at forskere kan håbe på at finde gamle proteiner i prøver, hvor DNA enten ikke er til stede, eller hvor DNA’et er i så dårlig en stand, at det ikke giver mening at prøve at analysere det.

Eksempelvis er hestegenomet fra artiklen ’Oldgammelt heste-DNA giver forskere ny viden om evolution’ det til dato ældste sekventerede genom. Hestegenomet er 700.000 år gammelt, men der findes eksempler på proteiner, der er mere end én million år gamle.

Disse proteiner kan ifølge Enrico Cappellini blandt andet bruges til at placere uddøde dyr mere præcist på livets stamtræ, hvor de i dag kun er løseligt klassificeret ud fra morfologi.

»Der er mange eksempler på gamle dyreknogler, hvor alt DNA er forsvundet, men hvor det stadig er muligt at finde proteiner. Disse proteiner kan hjælpe til med at gøre den evolutionære kortlægning af uddøde dyr mere præcis,« forklarer Enrico Cappellini.

Mængden af proteiner sladrer om sygdom

På nuværende tidspunkt er forskerne kun i stand til at identificere tilstedeværelsen af proteiner eller mangel på samme i de gamle prøver, og det sætter sine begrænsninger – specielt når det gælder identificering af sygdomme i for længst døde mennesker eller dyr.

Mange sygdomme eller processer er nemlig ikke identificerbare ved tilstedeværelsen af et protein. De er identificerbare ved den relative mængde af proteinet.

Fakta

En af grundpillerne i forskernes mulighed for at kigge på ældgamle proteiner er teknikken kaldet massespektroskopi. Massespektroskopi er i sin enkelthed en teknik, hvor forskerne skærer de ældgamle prøver i småstykker og finder ud af vægten for hver af de små bidder. Vægten kan forskerne bruge til at finde ud af, hvilke aminosyrer proteinerne er opbygget af. Når forskerne efterfølgende stykker aminosyrerne sammen, kan de finde ud af, hvilket protein de startede med at have. Massespektroskopi blev første gang brugt på ældgamle prøver i år 2000.

Derfor er et af målene for Center for Geogenetik at udvikle metoder, der gør dem i stand til at måle på mængden af proteiner i de gamle prøver. Mængden af proteiner kan de sammenligne med andre målte niveauer af samme proteiner i enten raske eller syge personer.

På den måde kan proteinerne bruges til at fortælle noget om tilstedeværelsen af en sygdom.

»Det kan eksempelvis være, at vi kan bruge proteinanalyser til at finde ud af, om folk, der er døde for mange tusinder år siden, havde kræft,« siger Enrico Cappellini.

Udspringer fra stærkt dansk samarbejde

I arbejdet med at udvikle og raffinere analysemetoder til at kigge på proteiner i en arkæologisk og palæontologisk sammenhæng samarbejder Center for Geogenetik med Københavns Universitets Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research ved professor Jesper Olsen.

I samarbejdet vil man blandt andet lave en reference-database af proteiner fra nulevende dyr og mennesker, som man kan sammenligne proteiner fra ældgamle prøver med.

»Dette samarbejde mellem os, der er eksperter i gammelt DNA, og dem, der er eksperter i moderne proteinanalyser, gør os samlet set til blandt de førende i verden inden for netop analyser af ældgamle proteiner,« fortæller Enrico Cappellini, der forventer, at man i de kommende år vil se mange artikler, hvor forskere har fundet ud af en masse om døde og uddøde dyr og mennesker, som man ikke kan finde ud af i dag ved kun at kigge på DNA.

Kollega er meget begejstret

Professor i evolutionshistorie ved Center for Biokulturel Historie, Aarhus Universitet, Peter C. Kjærgaard har ikke selv været med til at skrive artiklen i Science, men han har læst den og er stolt af, at danske forskere er blevet bedt om at skrive en så prestigefyldt artikel om fremtiden inden for dette forskningsfelt.

»Artiklen i Science er først og fremmest en blåstempling af arbejdet på Center for Geogenetik. De gør det ufatteligt godt derinde. Når man bliver bedt af Science om at lavet en artikel over fremtiden inden for sit felt, så ved man, at man er med helt fremme, hvor det bliver bestemt, hvad der skal forskes i i morgen. Det er meget flot.«

Peter C. Kjærgaard er også sikker på, at artiklen i Science snart bliver fulgt op af dokumentation for, at fremsynet er korrekt.

»Lur mig, om vi ikke snart kommer til at se en lang række banebrydende artikler, hvor forskere har brugt netop ældgamle proteiner til at finde ud af mere om fortiden, end det er muligt i dag med DNA. Det er helt klart det næste skridt inden for forskningsområdet,« siger han.
  

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud