Pionieren met oud-DNA

De techniek van het oud-DNA-onderzoek is de laatste jaren in een stroomversnelling geraakt. Als een van de weinige archeologen maakt Eveline Altena gebruik van deze mogelijkheden. Op 22 februari vindt het eerste Nederlandse congres over DNA en archeologie plaats.

Het nemen van DNA-monsters in het veld. (Foto: Laurens Mulkens)

Tijdens de opgraving van het kerkhof bij de Catharinakerk in het centrum van Eindhoven in 2005 raakte Eveline Altena voor het eerst betrokken bij oud-DNA-onderzoek. Daar wil ik bij zijn, besloot ze. Ze was enkele jaren daarvoor afgestudeerd als archeoloog met als specialisatie fysische antropologie (de natuurlijke geschiedenis van de mens, onderzocht aan de hand van het skelet) en deed al een tijdje archeologisch veldwerk. Toen ze hoorde van het Eindhovense project, solliciteerde ze met succes naar een plaats binnen het opgraafteam. Na afloop van de opgraving kreeg ze een aio-plaats 'archeologisch menselijk DNA onderzoek' bij Peter de Knijff, hoogleraar populatie- en evolutiegenetica bij het LUMC. Over een jaar of drie hoopt ze te promoveren op het skeletmateriaal van het laatmiddeleeuwse kerkhof.

Een kies wordt uit het kaakbot getrokken om er DNA uit te halen. (Foto: Jan van den Berg, VLAK)

Onderzoeksagenda's
'Het was best wel pittig in het begin, want ik wist niet veel van DNA', vertelt Altena. 'Ik heb veel gelezen en veel gevraagd. Ik werk in een klein team en krijg daar steeds uitgebreid antwoord op mijn vragen. Ik kan mij goed verplaatsen in mijn collega-archeologen voor wie DNA-onderzoek nog onbekend en moeilijk terrein is, want zij weten vaak net zo weinig als ik anderhalf jaar geleden. Ik hoop dat dit congres daar verandering in gaat brengen.' Het is geen congres voor DNA-specialisten, maar juist voor archeologen en andere belangstellenden die nog weinig weten over oud-DNA-onderzoek. Door de informatie op een toegankelijke manier te presenteren, hopen Altena en haar mede-organisatoren (de stadsarcheologen van respectievelijk Vlaardingen - Tim de Ridder - en Eindhoven - Nico Arts) archeologische beleidsmakers en archeologen te stimuleren om oud-DNA-onderzoek vaker op te nemen in hun onderzoeksagenda's.

Begrafenispraktijken
DNA-onderzoek maakt het bijvoorbeeld mogelijk het geslacht te bepalen. Aan complete volwassen skeletten kun je aan de lichaamsbouw wel zien of het een man of een vrouw is geweest, maar bij kinderskeletten kan dat niet. En ook bij secundaire botresten kan alleen DNA-onderzoek uitsluitsel geven over het geslacht. Ook kun je met DNA-onderzoek verwantschapsrelaties vaststellen. Gegevens over geslacht en verwantschap kunnen nieuw licht werpen op oude begrafenispraktijken. Het is bij oude graven niet altijd duidelijk wie er in een bepaald graf bij elkaar liggen en waarom. Hebben deze mensen in hetzelfde huis gewoond? Waren ze familie van elkaar? Informatie over dit soort dingen kan nieuw inzicht bieden in vroegere samenlevingen.

Cartoon: Peter Nagelkerke

Immigratie en vreemd DNA
Met behulp van oud-DNA-onderzoek kun je soms ook iets zeggen over migratiepatronen. Je kunt zien of er in de loop van de tijd opeens 'vreemd' DNA bijkomt, DNA dus dat niet voorkomt in het skeletmateriaal van de inheemse bevolking in vroegere perioden. Zo gaat Altena in haar proefschrift proberen antwoord te geven op de vraag waar de Eindhovenaren oorspronkelijk vandaan kwamen en hoe die gemeenschap in de loop van de tijd is opgebouwd.

Leeftijd en hartinfarct
Het onderzoek naar oud-DNA zou ook inzicht kunnen opleveren in de ontwikkeling van ziektes. Doordat je het genetisch materiaal van veel opeenvolgende generaties kunt onderzoeken, kun je kijken of bepaalde genetische risicofactoren vroeger net zo vaak voorkwamen in een populatie als nu en of deze frequenties verschuiven. Het is bekend dat tegenwoordig veel meer mensen aan een hartinfarct overlijden dan zo'n tweehonderd jaar geleden. Maar waar ligt dat aan? Het zou best kunnen dat mensen vroeger gewoon niet oud genoeg werden om een hartinfarct te krijgen, maar dat ze er wel een gekregen zouden hebben als ze niet zo vroeg aan bijvoorbeeld een eenvoudige infectie gestorven waren. De gemiddelde leeftijd lag toen tientallen jaren lager dan op dit moment. Altena en haar collega's gaan onderzoeken of de genmutaties die coderen voor een verhoogd risico op een groot aantal erfelijke aandoeningen in de Middeleeuwen net zo vaak in de bevolking aanwezig waren als nu.

Een voorbeeld van een DNA-profiel: het uitgangspunt voor ieder DNA-onderzoek.

Misdaadbestrijding en archeologie
Is het werken met oud-DNA anders dan met modern DNA? Altena: 'Oud-DNA is per definitie beschadigd. Hoe ouder het is, hoe erger de beschadiging meestal is. Wat dat betreft heeft oud-DNA-onderzoek veel gemeen met het onderzoek dat gedaan wordt bij de misdaadbestrijding. Ook het DNA in bloed- of spermasporen of in lijken die pas na lange tijd gevonden worden, is beschadigd. We gebruiken vrijwel dezelfde methoden als de forensische specialisten, alleen hebben archeologen natuurlijk andere vragen.' Dat is dan ook de reden dat Altena niet bij Archeologie werkt, maar op het Forensisch Laboratorium voor DNA Onderzoek van het LUMC. In de in 2005 in Leiden opgerichte Leiden Ancient DNA Facility wordt oud-DNA-onderzoek op dierlijke en plantaardige resten uitgevoerd.

De PCR-machine (PCR: Polymerase Chain Reaction) is in 1983 uitgevonden. Met deze machine kunnen DNA-fragmenten miljoenen malen gekopieerd worden. Dat kopiëren is juist voor oud-DNA-onderzoek essentieel, omdat hierbij vaak maar zo weinig origineel DNA-materiaal beschikbaar is dat je er nauwelijks betrouwbare onderzoeksresultaten mee kunt genereren.

Beetje goochelen
Hoe gaat dat eigenlijk, DNA uit een skelet halen? Altena vertelt dat bij skeletten het beste, want minst beschadigde, DNA in tanden en kiezen zit. Als die er niet zijn, wordt het bij voorkeur uit het bot van het dijbeen gehaald. De tand, kies of het stuk bot wordt fijngemalen in een vergruizer, waarna vloeistoffen worden toegevoegd die de cellen waarin het DNA zich bevindt, open maken, waardoor het DNA vrijkomt. Deze oplossing wordt gefilterd en gezeefd, zodat uiteindelijk het pure DNA overblijft. Van dat DNA kun je bepaalde stukjes gaan onderzoeken. Welke stukjes hangt af van je onderzoeksvraag. Als je bijvoorbeeld het geslacht wilt bepalen, neem je stukjes op de geslachtshormonen. Deze stukjes kun je kunstmatig vermenigvuldigen met behulp van de PCR-reactie. Altena: 'Het is voor mij ook een beetje goochelen. Ik zie niets van het DNA dat overblijft na het filteren en zeven. Ik neem maar aan dat het erin zit, doe het in dat apparaat en kies het juiste programma. Pas dán begint voor mij het spannendste onderdeel: het analyseren van de uitslag'.

---

Congres oud-DNA
N.B. Door de grote belangstelling is inschrijven niet meer mogelijk.

De Archeologische Werkgemeenschap Nederland geeft een tweemaandelijks periodiek uit: Westerheem. Westerheem gaat naast de reguliere nummers ook af en toe een special uitgeven. Binnenkort komt de eerste uit, die gaat over het oud-DNA-onderzoek, met daarin de bijdragen van sprekers op het oud-DNA-congres.

Leiden Ancient DNA Facility

(19 februari 2008/DH)