Meeste päritolu saab uurida Y-kromosoomi abil, mis kandub edasi isalt pojale. Isaskromosoomi erinevaid harusid nimetatakse haplogruppideks ning nende levik aitab mõista rahvastike kujunemist ja rändeid. Kuna Y-kromosoom peegeldab ainult isaliini, saab selle abil eristada, kas mineviku ränded olid seotud pigem meeste või naiste liikumisega.

Vana DNA uurimise suur probleem on see, et pärilikkusaine laguneb ajas väikesteks tükkideks. Seetõttu on paljudest proovidest võimalik kätte saada vaid väike osa kogu genoomist. Tavapärased meetodid, mis otsivad üksikuid mutatsioone, vajavad rohkem ja paremini säilinud DNA-d.

Tartu Ülikooli molekulaar- ja rakubioloogia instituudis kaitstud doktoritöö raames loodud y-mer meetod läheneb sellele probleemile teisiti. Selle asemel, et otsida üksikuid muutusi DNA-s, analüüsib see kogu Y-kromosoomi ulatuses lühikeste DNA-järjestuste mustreid. Nii piisab haplogrupi määramiseks väga väikesest andmemahust: vähem kui 0,01-kordsest genoomi katvusest. See tähendab, et arheogeneetikud saaksid töötada senisest kümneid kuni sadu kordi väiksemate andmetega.

Meetod kasutab seni vähekasutatud DNA-d

Meetodi idee tekkis küsimusest, kuidas määrata isaliini sugulust väga vanade matmispaikade säilmete vahel. Selle püstitas Tartu Ülikooli populatsioonigeneetika kaasprofessor Toomas Kivisild.

Vana DNA puhul ei tööta sageli hästi tavapärane PCR-meetod, mis vajab tervemat DNA-d. Kuigi Y-kromosoom moodustab umbes ühe protsendi kogu DNA-st, ei ole seni kasutatud umbes poolt sellest ehk nn heterokromatiini. See sisaldab korduvaid DNA-järjestusi, mida peeti varem väheoluliseks.

Tarmo Puurand märkas aga just neis nii-öelda rämps-DNAks peetud piirkondades mustreid, mida saab tuvastada ka väga väikese DNA hulga korral.

Uuringus näitan, et selliste korduvate järjestuste analüüsimiseks sobib hästi k-mer meetod, mis on varem välja töötatud Tartu Ülikooli bioinformaatikute poolt. Y-kromosoomi põhjal arvutatud k-mer sagedusi nimetati y-merideks.

Genoomi uurimise hüppeline areng

Vana DNA uurimine on tihedalt seotud sekveneerimistehnoloogia arenguga. Y-mer analüüs sai võimalikuks alates 2007. aastast, kui turule tulid uued sekveneerimismasinad. Tänaseks on vana DNA andmeid kogunenud palju rohkem.

Koos kolleegidega testisime meetodit proovidel, mille Y-kromosoomi haplogrupp oli juba teada. Tulemused näitasid, et eriti täpselt saab määrata suuremaid ja vanemaid haplogruppe.

Lisaks arheoloogilistele proovidele katsetasime meetodit ka rasedate naiste vereproovidel (NIPT-testid). Nendes proovides on peamiselt ema DNA, kuid leidub ka väikeses koguses loote DNA-d.

Kuna loote DNA hulk on väike ja killustunud, on tavapäraste meetoditega raske midagi kindlat öelda, eriti poisslapse isaliini kohta. Uuring näitas, et y-mer meetod suudab ka sellisest andmestikust vajaliku info kätte saada.

Edasised plaanid

Edaspidi plaanivad teadlased arendada sarnaseid mudeleid ka teiste kromosoomide jaoks. Samuti soovitakse luua lahendus, kus Y-kromosoomi haplogrupp määratakse juba DNA sekveneerimise käigus, mitte hiljem andmeid analüüsides.

Uus meetod vajab veel tutvustamist, et ka teised teadlased saaksid seda oma töös kasutada.

Uuring avaldati ajakirjas Genome Biology.