دی‌ان‌ای باستانی تقریباً چهار برابر سریع‌تر از آمریکای شمالی معتدل در دریای کارائیب و حدود 14 برابر سریع‌تر از گرینلند زیرقطبی و آلاسکا تجزیه می‌شود و مدل‌سازی کندترین فروپاشی از 75 نمونه قدیمی که هنوز حاوی DNA کافی هستند، محدودیت عملی DNA قابل بازیافت در آنجا را در حدود 5000 سال نشان می‌دهد.

Canímar Abajo، یک پناهگاه سنگ آهکی در کوبا، برخی از بهترین نمونه های حفظ شده را در یک مطالعه جدید روی DNA باستانی از سراسر کارائیب تولید کرد. استخراج DNA قابل استفاده از یکی از آنها همچنان به معنای هضم بخشی از آن بود. هر نتیجه DNA باستانی با تصمیم برای از بین بردن چیزی شروع می‌شود، و در این منطقه به‌طور غیرعادی درست گرفتن این تصمیم دشوار بود، زیرا گرما و رطوبت به این معنی است که تنها بخش کوچکی از نمونه‌ها حاوی DNA کافی برای توالی‌یابی مستقیم هستند.

مطالعه ای که در Royal Society Open Science منتشر شده است، اعدادی را در مورد این مشکل نشان می دهد. جازمین راموس-مادریگال و همکارانش، به همراه هانس شرودر به عنوان نویسنده ارشد، داده های توالی تفنگ ساچمه ای با پوشش کم را از 318 نمونه اسکلت و دندان انسان که از 33 مکان باستان شناسی در دریای کارائیب گرفته شده بود، جمع آوری کردند، بین سال های 1998 و 2020 جمع آوری کردند. در منطقه

عنوان تاریخ انقضا است. این تیم سرعت پوسیدگی را روی 75 نمونه که مستقیماً با رادیوکربن تاریخ‌گذاری شده بودند و همچنان حاوی DNA کافی برای مدل‌سازی بودند، تطبیق دادند، سپس آهسته‌ترین نمونه‌هایی را که در حال پوسیدگی بودند، عمداً بهترین مورد انتخاب کردند. آنها تخمین می زنند که پس از حدود 5300 سال، بیش از 99.9 درصد از قطعات DNA این نمونه به زیر 30 جفت باز تجزیه می شود، طولی که در آن یک قطعه دیگر نمی تواند به طور قابل اعتماد با ژنوم مرجع مطابقت داشته باشد. نتیجه گیری آنها این است که بازیابی از دریای کارائیب بسیار قدیمی تر از حدود 5000 سال باقی مانده است، بسیار دشوار خواهد بود.

گوش داخلی حاوی بیشترین DNA انسانی از هر چیزی بود که آنها مقایسه کردند

یکی از دو اثری که این مطالعه قوی می نامد، آناتومیک است. استخوان سنگی، گوه متراکم جمجمه که گوش داخلی را در خود جای می دهد، اغلب هدف ترجیحی برای نمونه برداری در مزرعه است، و این مطالعه نشان می دهد که چرا در چنین شرایط خصمانه ای.

اندازه گیری محتوای DNA درون زا است: نسبت قرائت های قابل استفاده آن نقشه به ژنوم انسان و نه میکروب های آلوده کننده. میانگین 199 دندان، 86 استخوان سنگی، و 11 قطعه استخوان دنده و بلندی که از فیلترهای کیفی تیم عبور کردند، نتایج زیر را به دست آوردند:

• کالکانئوس: 17.4 درصد
• دندان: 1.2 درصد
• دنده ها و استخوان های بلند: 0.01٪.

تفاوت در چند نمونه خوب نیست. از 86 استخوان سنگ شده در مقایسه، 39 استخوان از 10 درصد DNA درون زا فراتر رفتند. از 199 دندان، شش دندان موفق شدند. هر یک از دنده ها و قطعات استخوان بلند عملکرد ضعیفی داشتند. تفاوت بین استخوان سنگی و دو دسته دیگر از نظر آماری در p کمتر از 0.01 معنی دار بود، صرف نظر از اینکه بقایای در کجا دفن شده اند.

کیفیت هر DNA باقیمانده موضوع متفاوتی است، و در اینجا بافت ها به هم نزدیک شدند. طول قطعه و سرعت دآمیناسیون سیتوزین، دو معیار استاندارد دیگر برای حفظ، تفاوت معنی داری بین انواع بافت نشان نمی دهد، به استثنای یک استثنا: در محل های در معرض، دندان ها قطعات به طور قابل توجهی طولانی تر از استخوان های سنگی حمل می کنند.

بیشتر طول های قطعه نقل شده توسط مطالعه، میانگین های مدل شده ای هستند که از ثابت فروپاشی به دست می آیند تا اینکه توسط توالی سنجی شمارش شوند. دو استثنا در این مقاله عبارتند از برش نقشه برداری 30 جفت پایه در بالا و میانگین اندازه گیری شده که در ادامه می آید. این تیم ارقام مدل‌سازی شده را ترجیح می‌دهند زیرا قرائت‌های خام کوتاه‌ترین مولکول‌هایی را که در طول استخراج، آماده‌سازی کتابخانه و توالی‌یابی از بین می‌روند را از دست می‌دهند. میانگین اندازه گیری خام در مجموعه داده ها حدود 51 جفت پایه بود. معادل مدل شده حدود 25 بود.

فایده ناهموار سقف بالای قبر

بقایای انسان کارائیب عمدتاً از سه نوع مکان می آید: مکان های در معرض دید، غارها و پناهگاه های سنگی نیمه باز. انتظار، که توسط کارهای قبلی پشتیبانی می شد، این بود که غارها DNA را بهتر حفظ کنند زیرا خنک تر و پایدارتر هستند.

مطالعه این انتظار را به دو بخش تقسیم می کند. از نظر محتوای درون زا، غارها و سایت‌های باز مشابه هستند، به طور متوسط ​​5.6 و 2.9 درصد، تفاوتی که آستانه سخت مقاله زیر 0.01 را پاک نمی‌کند. استخوان‌های سنگ‌شده از پناهگاه‌های صخره‌ای به‌طور قابل‌توجهی امتیاز بالاتری کسب کردند، اما نویسندگان این امر را عمدتاً به حفظ استثنایی یک مکان، Canimar Abajo در کوبا نسبت دادند.

در حالت مولکولی، تصویر واضح تر است. نمونه‌های سایت باز دارای قطعات طرح‌دار کوتاه‌تر بودند، به طور متوسط ​​23.6 جفت پایه، در مقابل 33.6 در غارها و 30.6 در پناهگاه‌های سنگی، و آسیب بیشتر، در حدود 31 درصد دآمیناسیون در مقابل 24 و 23 درصد. بنابراین پناهگاه به مولکول ها کمک می کند بدون افزایش قابل اعتماد نسبت توالی متعلق به انسان به یکدیگر بچسبند.

زمین شناسی زیربنایی نیز می تواند مهم باشد. نویسندگان خاطرنشان می‌کنند که بازیابی DNA به‌ویژه در آنتیل‌های کوچک و آروبا دشوار بود، جایی که خاک‌های آتشفشانی تمایل به اسیدی دارند و روی سنگ‌های آهکی بهتر هستند، که pH بالاتری را حفظ می‌کند. آنها اندازه گیری pH خاک را برای آزمایش این و ارائه آن به عنوان یک الگو و نه یک نتیجه نداشتند.

یک مرحله تریاژ رایگان که سه برابر چهار درست است

فورا مفیدترین کشف نیازی به تجهیزات ندارد. قبل از استخراج، هر نمونه با چشم به خوب، به معنای محکم و فشرده، یا بد، به معنای شکننده و گچی طبقه بندی می شد.

این قضاوت کره چشم به درستی پیش‌بینی می‌کرد که آیا نمونه در ۷۶ درصد مواقع بالاتر یا کمتر از ۱ درصد DNA درون‌زا قرار می‌گیرد، با دقت مشابه برای استخوان‌های سنگی در ۷۵ درصد و دندان‌ها در ۷۴ درصد. نمونه هایی که به خوبی حفظ شده بودند دارای میانگین 14 درصد DNA درون زا بودند. آنهایی که به عنوان ضعیف نگهداری می شوند به طور متوسط ​​0.9 درصد بودند.

این مهم است زیرا تجزیه و تحلیل مخرب است و باقی مانده ها ارثی هستند. یک مرحله مرتب‌سازی که رایگان، غیرتهاجمی است و سه بار از چهار مرتبه درست است، راهی برای جلوگیری از ساییدن استخوان‌هایی است که هرگز نتیجه‌ای نمی‌دهند.

DNA کارائیب حدود چهار برابر سریعتر تجزیه می شود

برای مقایسه این مناطق، این تیم نرخ پوسیدگی را از 75 نمونه کارائیب با تاریخ رادیوکربن تخمین زدند که هنوز حاوی DNA کافی برای یک پارامتر پوسیدگی بودند، همراه با 24 ژنوم باستانی منتشر شده قبلی از آمریکای شمالی، گرینلند و آلاسکا. DNA کارائیب به طور متوسط ​​حدود چهار برابر سریعتر از مناطق معتدل آمریکای شمالی و حدود 14 برابر سریعتر از مناطق زیر قطبی تجزیه می شود. این تفاوت تا حد زیادی زمانی برقرار است که مقایسه فقط به سایت های باز محدود شود.

Damage داستانی مشابه را با پیچ و تاب روایت می کند. میانگین زدایی در موقعیت اول در این نمونه ها حدود 28 درصد بود که بالاتر از حدود 16 تا 20 درصد گزارش شده برای مواد اوراسیا با سن مشابه است، اما کمتر از حدود 34 درصد گزارش شده از آسیای جنوب شرقی. گرم و مرطوب مکان یکسانی نیست و به نظر می رسد آسیای جنوب شرقی برای سیتوزین دشوارتر از دریای کارائیب باشد.

جایی که منطقه بهتر از شهرت خود عمل می کند، چیزی است که مقرون به صرفه است. تنها 108 نمونه از 318 نمونه، حدود 34 درصد، آستانه 1 درصدی درون زا را که توالی یابی تفنگ ساچمه ای معمولی را در دسترس قرار می دهد، پاک کردند، اما 189 نمونه، حدود 59 درصد، 0.1 درصد، حداقل کاری برای غنی سازی هدفمند را پاک کردند. در 82 نمونه ای که هر دو رویکرد را می توان با هم مقایسه کرد، 1240 هزار ضبط، بازیابی مکان های هدف را به طور متوسط ​​280 برابر افزایش داد، با دستاوردهای فردی از 1.5 برابر تا 7268 برابر، پس از کم کردن انحراف واحد تقریبا 13000 برابر. این به موادی که ضعیف ترین حفظ شده بودند کمک کرد. نمونه های زیر 5 درصد درون زا به طور متوسط ​​606 بار برنده شدند، در حالی که نمونه های بالای 5 درصد فقط حدود 12 بار برنده شدند.

موضوع رتبه بندی باز ماند

تجزیه و تحلیلی که این عوامل را در برابر یکدیگر رتبه بندی کند، امتحان شد و کنار گذاشته شد. مدل‌های چند متغیره که نوع نمونه، زمینه دفن و سن را ترکیب می‌کردند، اثراتی یافتند، اما تشخیص‌ها و نتایج ضعیفی داشتند که به طور مداوم در زیر مجموعه‌ها قابل تکرار نبودند، که نویسندگان آن را به مجموعه داده‌های نامتعادل و متغیرهای گمشده نسبت دادند، بنابراین آنها به مقایسه‌های زوجی ساده بازگشتند. بنابراین، تمام موارد فوق مجموعه ای از تضادها یک به یک است.

محدودیت دوم در اسناد وجود دارد. نمونه‌ها در سه آزمایشگاه با استفاده از پروتکل‌های استخراج و کتابخانه‌های مختلف پردازش شدند و تیم برای اثرات دسته‌ای پروتکل‌های کتابخانه و پلت‌فرم‌های توالی‌یابی آزمایش کرد و هیچ‌کدام را نیافت. مقایسه جداگانه پروتکل‌ها یک استثنا را نشان می‌دهد: استخوان‌های سنگ‌شده از مکان‌های در معرض، تفاوت‌های مربوط به پروتکل را نشان می‌دهند که نمی‌توان آن را به طور کامل از تغییرات سطح سایت جدا کرد.

سپس این سوال مطرح می شود که میانگین ها چه چیزی را پنهان می کنند. محتوای درون زا به طور متوسط ​​5.8 درصد و میانگین 0.3 درصد بود. این مقاله همچنین 192 نمونه زیر 1 درصد را گزارش کرد، عددی که هرگز در متن اصلی خود با رقم خود 108 از 318 بالاتر از این آستانه مطابقت نداشت. در میان استخوان های سنگ شده به تنهایی، DNA درون زا از 0.01٪ تا 66.5٪ و طول قطعه طرحدار از 8 تا 63 جفت باز بود، با این گسترش در داخل و بین سایت های فردی رخ می دهد. میانگین محتوای روغن 17.4 درصد، توزیع دم دراز را به جای یک استخوان معمولی توصیف می‌کند، و ارقام غنی‌سازی به طور مشابه کج هستند، میانگین 606 برابری برای نمونه‌های زیر 5 درصد درون‌زا در برابر میانه 138، و میانگین 12 برابر بالاتر از آن خط در برابر میانه 11.

مقایسه‌های منطقه‌ای، نسبت‌های نرخ‌های فروپاشی مدل‌سازی‌شده هستند، نه زمان‌های بقا، و بر اساس چارچوب سینتیک فروپاشی متناسب با توزیع طول قطعه هستند. سقف تقریباً 5000 ساله ناشی از برون یابی نمونه مرجعی است که عمداً به عنوان کندترین نمونه در حال پوسیدگی در دسترس انتخاب شده است و آن را به جای یک انتظار متوسط، حالت بهتری می کند.

در بین تمام 102 فرد با تاریخ مستقیم، هیچ رابطه واضحی بین سن رادیو کربن و هر معیاری برای حفظ وجود نداشت. به نظر می‌رسد که این یک نتیجه پوچ است، اما نویسندگان آن را به‌عنوان پوشاندن خوانده‌اند: زمانی که آن‌ها تجزیه و تحلیل را به 11 استخوان سنگی از یک سایت کوبایی محدود کردند، محتوای درون‌زا و طول قطعه اندکی کاهش یافت و آسیب به میزان قابل‌توجهی با افزایش سن افزایش یافت. زمان کار خودش را می کند. پارچه و تنظیمات فقط سر و صدای بیشتری دارند.

معنی مرز دانستن

محصول واقعی مطالعه قانون نمونه گیری است نه تاریخ انقضا. این برای منطقه ای نوشته شده است که هر واکشی تکه ای از اجداد خود را خرج می کند. از سمان گوش داخلی و دندان استفاده کنید و از دنده ها و استخوان های بلند خودداری کنید. غارها و پناهگاه ها ممکن است با مولکول ها مهربان تر بوده باشند. ابتدا به استخوان نگاه کنید، چندین فرد را به جای یک نفر غربال کنید، برای غربالگری گسترده بودجه اختصاص دهید و غنی سازی را به عنوان یک گزینه پشتیبان در نظر بگیرید و در عین حال به یاد داشته باشید که چقدر هزینه دارد. ضبط مواد بد را نجات می دهد اما کلونیت را افزایش می دهد و محتوای GC را از 42.5 درصد به 55.1 درصد می رساند، که می تواند تجزیه و تحلیل داده های ضبط شده و تفنگ را با هم پیچیده کند.

رقم 5000 ساله کمتر از آن چیزی است که به نظر می رسد. بیشتر تاریخ بشری کارائیب در این پنجره نهفته است، بنابراین محدودیت بدون رد صلاحیت واقعی است. چیزی که تحقیق محدود می کند حدس و گمان هایی است که قبل از تصمیم گیری برای کشتن و تعداد استخوان ها برای یادگیری چیزی جمع شده بود.