Historisch gezien is het idee om DNA te extraheren uit een Egyptische mummie een beetje hetzelfde als proberen dinosaurus-DNA uit een insect te vangen dat in barnsteen gevangen zit: een verleidelijk vooruitzicht, maar nog meer mythe dan wetenschap. "Dit is al lang een hot topic", zegt Johannes Krause, geneticus bij het Max Planck-instituut voor evolutionaire antropologie in Duitsland. Maar in tegenstelling tot het dino-scenario, is het analyseren van mummie-DNA wetenschappelijk gezien mogelijk.
Krause heeft zijn carrière besteed aan het plagen van informatie uit heel oud DNA. Zijn werk heeft geleid tot de ontdekking van een nieuwe ondersoort van de mens, die hij heeft helpen identificeren uit een botfragment in een Europese grot; hij identificeerde ook definitief de ziekte achter de beruchte Black Death door slachtoffers van opgegraven pest te onderzoeken. Nu kan hij nog een oud juweel aan zijn lijst toevoegen: mummies. Zijn team is erin geslaagd om het eerste intacte DNA te extraheren uit duizenden jaar oude Egyptische mummies, waardoor ze de geheimen van hun genetische erfgoed kunnen ontrafelen.
De ontdekking komt uit een relatief nieuw veld dat bekend staat als archeogenetica. Het werd opgericht door een Zweedse bioloog genaamd Svante Pääbo die beweerde het DNA van 23 oude Egyptische mummies te hebben geëxtraheerd als een jonge onderzoeker in de jaren 1980. Pääbo's werk viel echter onder zware kritiek van andere wetenschappers toen duidelijk werd dat zijn DNA-monsters besmet konden zijn met modern DNA, zegt Krause. Tegen de jaren 2000 begonnen sommige experts zich af te vragen of het zelfs mogelijk was om bruikbaar DNA te extraheren uit mummies die zo lang verweerd waren door het hete, droge Egyptische klimaat.
Vooruitgang in DNA-sequencing-technologie in de afgelopen acht jaar, met name "high-throughput" -sequencing-technologie die miljoenen DNA-basenparen snel, goedkoop en nauwkeurig kan sequenceren, heeft de mogelijkheid heropend dat Egyptische mummies hun genetische geheimen konden opgeven, zegt Krause. Vorig jaar wilden hij en zijn collega's meer leren over de genetische samenstelling van oude Egyptische mensen - en in het bijzonder hoe hun bevolking was beïnvloed door een bijzonder turbulent duizendjarig hoofdstuk uit de geschiedenis.
Vanaf de 8e eeuw v.Chr. Schudden golven van migratie en verovering vanuit Rome en verder naar het zuiden in Afrika de regio. Als ze inderdaad mummie-DNA konden extraheren, verwachtte Krause de effecten van deze periode van invasie - en vermoedelijk vermenging - in de genetica te vinden.
Aan de hand van twee mummiecollecties van Duitse universiteiten, analyseerde het team meer dan 150 mummies hersteld uit een oud gebied in Midden-Egypte genaamd Abusir el-Meleq, een bloeiende stad langs de rivier de Nijl waar veel Egyptenaren werden begraven vanaf 1500 v.Chr. De mummies varieerden in leeftijd van 2.000 tot 3.000 jaar oud. Dit waren geen farao's of rijke Egyptenaren begraven in ingewikkelde stenen sarcofagen, zegt Krause, maar eerder gewone, "middenklasse" mensen begraven in eenvoudig beschilderde houten doodskisten. "Destijds hebben ze bijna alles gemummificeerd, " zegt Krause, inclusief huisdieren en wilde dieren.
Hoofdauteur Verena Schuenemann werkt met een deel van een schedel van een mummie waarvan het DNA is geëxtraheerd. Botten en tanden bleken het DNA veel beter te bewaren dan de gemummificeerde zachte weefsels. (Johannes Krause) Met behulp van deze nieuwe technieken, kon Krause complete mitochondriale genomen vinden in de weefsels van 90 van die mummies, volgens een studie die gisteren werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications . Terwijl eerdere studies van oud mummie-DNA de neiging hadden zich te concentreren op bemonstering van de resterende zachte weefsels van de lichamen (dat wil zeggen spieren, huid en organen), zegt Krause dat zijn team ontdekte dat de botten en tanden van de mummies het DNA van de mensen het best hebben bewaard, omdat deze structuren werden minder blootgesteld aan de hitte en vochtigheid die genetisch materiaal kunnen degraderen.
Om de besmetting die eerdere studies zonk uit te sluiten, vertrouwde Krause op het werk van genetici in het laatste decennium die hebben geleerd hoe ze de schade kunnen opsporen die zich voordoet in de structuur van DNA als het degradeert gedurende honderden of duizenden jaren. Nieuwer, onbeschadigd DNA dat een monster had besmet, zou nu opvallen in een analyse van ouder, pokdalig DNA. "Met deze DNA-schadepatronen kunnen we echt oud DNA verifiëren", zegt Krause.
Dus hoe veranderde de genetische samenstelling van de mensen die in Abusir el-Meleq wonen in deze turbulente eeuwen?
"Er is echt niets gebeurd. Het was heel saai", zegt Krause lachend. Blijkbaar veranderde al dat overwinnen de genetica van deze Egyptische bevolking niet wezenlijk - wat op zichzelf onverwacht was. "Dat was eigenlijk een beetje een verrassing voor ons", zegt Krause.
Vervolgens wilde Krause wat hij in het oude DNA vond vergelijken met de genetica van moderne Egyptenaren, op basis van een genetisch onderzoek in 2015 dat keek naar menselijke migratie vanuit Afrika. Overwegend leken de moderne steekproeven de meest genetische banden te delen met mensen die tegenwoordig in de Arabische landen van het Midden-Oosten wonen. Dit contrasteert met moderne Egyptenaren, zegt Krause, die nu meer genetische oorsprong lijken te hebben uit Afrika bezuiden de Sahara.
Dit suggereert dat de binnenvallende volkeren uit Nubië en Rome zich in de eeuwen vóór het jaar 0 n.Chr. Niet significant mengden met de oude Egyptenaren - maar dat er sindsdien een massale toestroom van Afrikaanse genen de Egyptische bevolking binnenkwam.
De Amerikaanse universiteit in Egypte, egyptologe Salima Ikram, vond het werk van Krause in het algemeen "evenwichtig, goed onderzocht en goed doordacht". Ikram, die niet bij het onderzoek betrokken was, is echter sceptisch over hoe definitief de vergelijking van Krause met moderne Egyptenaren is. Het genetische onderzoek van moderne Egyptenaren, geciteerd door Krause, geeft niet aan waar de steekproeven vandaan kwamen, zegt Ikram, een gegevenskloof die grote implicaties voor de conclusie zou kunnen hebben.
"Ondanks de mobiliteit zijn [er] nog steeds zakken etnische groeperingen", zegt Ikram. Monsters uit Zuid-Egypte of slavenhandelscentra zouden daarom veel meer sub-Sahara Afrikaanse invloed kunnen vertonen dan monsters uit noordelijke havensteden die meer Europese invloed van de kruistochten zouden kunnen hebben.
In toekomstige studies hoopt Krause meer mummie-DNA uit heel Egypte te verzamelen om vast te stellen wanneer en waarom oude Egyptenaren genetisch begonnen te veranderen - en om precies te weten te komen hoe hun voorouders in de eerste plaats naar de vruchtbare halve maan migreerden. "We zijn vooral geïnteresseerd in het uitbreiden van de gegevens terug in de tijd", zegt hij.
