Η Δρ. Δέσποινα Βάσσου έχει ήδη απολυμάνει τα ρούχα που φοράει για να ντυθεί την ειδική φόρμα με τον εξοπλισμό που μοιάζει με στολή αστροναύτη και να εισέλθει στο Εργαστήριο αρχαίου DNA στο Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (ITE), στο Ηράκλειο της Κρήτης.
Η Ελληνίδα ερευνήτρια είναι μια από τους τρεις επιστήμονες που έχουν πρόσβαση στον εργαστηριακό χώρο, σύμφωνα με τα αυστηρά πρωτόκολλα ασφαλείας του. «Ούτε κι εγώ δεν μπαίνω, οπότε μην το παίρνεις προσωπικά που δεν σου επιτρέπεται η είσοδος», μου λέει χαμογελώντας ο επιστημονικός υπεύθυνος του Εργαστηρίου κ. Νίκος Πουλακάκης, που είναι Καθηγητής στο τμήμα Βιολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης, διευθυντής του Μουσείου Φυσικής Ιστορίας Κρήτης και επικεφαλής του εργαστηρίου Παλαιογενωμικής και Εξελικτικής Γενετικής στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας του ΙΤΕ.
Η Δρ. Δέσποινα Βάσσου
«Τα πρωτόκολλα είναι πολύ ευαίσθητα και πολύ κοντά στα εγκληματολογικά. Τα δείγματα πρέπει να προστατευτούν από επιμολύνσεις, ακόμη και κατά τον καθαρισμό τους. Η τεχνολογία σήμερα βοηθά πολύ στο να εξακριβώσουμε με μεγάλη ευαισθησία και ακρίβεια αν ένα δείγμα είναι όντως αρχαίο, αλλά και να ελέγξουμε για τυχόν επιμολύνσεις», παρεμβαίνει η Δρ. Βάσσου.
Το Εργαστήριο Αρχαίου DNA στο ΙΤΕ, από το 2018, έχει ανοίξει σε αρχαιολόγους, ανθρωπολόγους και εξελικτικούς βιολόγους ένα νέο παράθυρο με θέα στο… παρελθόν, ενσαρκώνοντας το όραμα του ερευνητή Δημήτρη Καφετζόπουλου, που έφυγε από τη ζωή το 2020 νικημένος από τον καρκίνο.
Το πρώτο και μοναδικό μέχρι στιγμής εργαστήριο του είδους του στην Ελλάδα και ένα από τα λίγα στην Ευρώπη, προσφέρει τη δυνατότητα στους επιστήμονες να αποκρυπτογραφήσουν κρυμμένα μυστικά αιώνων που σχετίζονται με τη ζωή προγονικών μορφών του είδους μας και όχι μόνο.
«Είναι ένα εργαστήριο όπου οι επιστήμονες μελετούν την εξελικτική ιστορία κυρίως εξαφανισμένων οργανισμών συμπεριλαμβανομένου και ανθρώπινων ομάδων ή πληθυσμών που έζησαν πριν από μερικές χιλιάδες χρόνια και που άφησαν το γενετικό τους αποτύπωμα στους σημερινούς», εξηγεί ο καθηγητής Πουλακάκης, το ερευνητικό αντικείμενο του οποίου είναι η εξελικτική βιολογία, δηλαδή η κατανόηση διαδικασιών που οδήγησαν τους οργανισμούς στη σημερινή τους μορφή, αλλά και οι σχέσεις που έχουν μεταξύ τους.
Ο ίδιος, όπως λέει, όταν ξεκίνησε το μεταπτυχιακό του στο Γεωλογικό της Αθήνας μελετούσε οστά απολιθωμένων νάνων ελεφάντων που ζούσαν στη Μεσόγειο στα τέλη του Πλειστόκαινου. Τότε δεν υπήρχε εργαστήριο αρχαίου DNA αλλά ούτε και η προοπτική να δημιουργηθεί για αυτό και έστρεψε το ενδιαφέρον του στη σύγχρονη εξελικτική βιολογία και μελέτησε σαύρες και άλλους οργανισμούς. Η εμπειρία του όμως στη διαχείριση αρχαίου γενετικού υλικού τον οδήγησε στην ηγεσία του εργαστηρίου μετά την απώλεια του Δημήτρη Καφετζόπουλου.
Ο διευθυντής του εργαστηρίου καθηγητής Νίκος Πουλακάκης
Από ένα οστό στην ιστορία ενός ανθρώπινου πληθυσμού
Όταν το εργαστήριο του Svante Pääbo στη Λειψία «διάβασε» το πρώτο γονιδίωμα του Νεάντερταλ το 2010, πολλοί τρόμαξαν στο άκουσμα ότι το δικό μας είδος Homo sapiens συνάντησε Νεάντερταλ και απέκτησε μωρά μαζί του. Η δυναμική ανάπτυξη της επιστήμης που μελετά το αρχαίο DNA ήρθε εμφατικά στο προσκήνιο με την απονομή του φετινού Νομπέλ Ιατρικής στον Pääbo.
Σχεδόν ταυτόχρονα, μια δημοσιευμένη μελέτη στο περιοδικό Nature σχετικά με το πιο καταστροφικό ξέσπασμα πανώλης στον κόσμο που σκότωσε τον μισό πληθυσμό της μεσαιωνικής Ευρώπης, έδειξε ότι ήταν κάτι περισσότερο από την τύχη αυτό που καθόρισε ποιος έζησε και ποιος πέθανε. Η ανάλυση του DNA θυμάτων και επιζώντων από τον Μαύρο Θάνατο εντόπισε βασικές γενετικές διαφορές που βοήθησαν τους ανθρώπους να επιβιώσουν.
«Κουβαλάμε ακόμη πολλές από τις μεταλλαγές που εμφανίστηκαν κάποια στιγμή στο ανθρώπινο γονιδίωμα. Αυτό πιθανόν εξηγεί και σύγχρονες παθογένειες της ανθρωπότητας. Μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Nature καταγράφει πως οι πληθυσμοί της Ευρασίας επειδή διαθέτουν υψηλό ποσοστό από το γονιδίωμα του Νεάντερταλ μπορεί να εμφανίζουν ευπάθεια σε ασθένειες του αναπνευστικού, όπως η COVID-19», προσθέτει ο κ. Πουλακάκης.
«Πολλές από τις ανακαλύψεις ανατρέπουν υποθέσεις για παρελθοντικούς χρόνους και η ανάλυση αρχαίου DNA δεν έχει πλέον σημασία μόνο από αρχαιολογική ή εξελικτική σκοπιά, αλλά βρίσκει εφαρμογή στη βιοιατρική έρευνα ή στην ιατρική ακριβείας», τονίζει η κα. Βάσσου. Και εδώ προκύπτει ένα ερώτημα: «τι θα γινόταν αν δεν υπήρχε το αρχαίο γενετικό υλικό;»
«Υπάρχουν χρονολογικές περίοδοι όπου παρατηρείται ένα κενό λόγω έλλειψης αρχαίου γενετικού υλικού εξαιτίας της καύσης των νεκρών και δυστυχώς για αυτές δεν μπορούμε να μάθουμε πολλά πράγματα, Ωστόσο με τη βοήθεια της βιοπληροφορικής, τη συνδρομή της οποίας θεωρούμε απολύτως απαραίτητη, μπορούμε με θραύσματα γενετικού υλικού να προσομοιώσουμε το επιθυμητό γονιδίωμα ή τις γενετικές σχέσεις για την εποχή όπου υπάρχει ελάχιστη πληροφόρηση. Για αυτό και χρειαζόμαστε την τεχνογνωσία του Δρα. Αλέξανδρου Σταματάκη, ο οποίος συγκαταλέγεται στους ελάχιστους Έλληνες ειδήμονες στους σχετικούς αλγόριθμους, στους παράλληλους υπολογιστές, στις παράλληλες αρχιτεκτονικές και στην εξελικτική Βιοπληροφορική σε ολόκληρη την Ευρώπη, αλλά και την εμπειρία του Καθηγητή Βιολογίας Παύλου Παυλίδη», λέει ο Έλληνας ερευνητής.
Συστήνοντας μια… οστεοβιογραφία
Οι ερευνητές του εργαστηρίου (Δρ. Βάσσου, Χημικός, Δρ. Ψώνης, Εξελικτικός βιολόγος, Δρ. Ναυπλιώτη, Βιοαρχαιολόγος και κα Ταμπακάκη, Αρχαιολόγος) δουλεύουν με ανθρώπινα σκελετικά στοιχεία που μπορούν να διατηρήσουν άθικτο DNA, με πρωταρχικό το λιθοειδές οστό στην κροταφική περιοχή και τα δόντια, ως δεύτερη καλύτερη επιλογή, εάν υπάρχουν. Το υλικό λαμβάνεται είτε από μουσεία φυσικής ιστορίας ή από τις εφορείες αρχαιοτήτων όταν πρόκειται για ανθρώπους.
Αυτή τη στιγμή, το Εργαστήριο διαθέτει δείγματα από τη νεολιθική περίοδο (7.000 – 8.000 χρόνια πίσω) από Κρήτη, Πελοπόννησο, Μακεδονία, τα οποία προέρχονται από ανασκαφές, φυλάσσονται από τις εφορείες αρχαιοτήτων και λαμβάνονται από τους ερευνητές με ειδικές άδειες και πρωτόκολλα συνεργασίας. Μέχρι πρότινος τέτοια δείγματα έφευγαν για μελέτη στο εξωτερικό, αλλά πλέον αυτή η μελέτη μπορεί να γίνει και στην Ελλάδα.
Ένα ερευνητικό πρόγραμμα που «τρέχει» η ερευνητική ομάδα του Εργαστηρίου, είναι το «ΑΠΟΙΚΙΑ», το οποίο συνίσταται στην αξιοποίηση των νέων τεχνολογιών ανάλυσης αρχαίου DNA στη σύγχρονη διεπιστημονική μελέτη και ανάδειξη του αρχαίου κορινθιακού αποικισμού με εστίαση στην αρχαία Αμβρακία και στην αρχαία Τενέα. Μέσα από το πρόγραμμα επιχειρείται η «ανασύσταση» της εικόνας της κοινωνίας της Αμβρακίας (σημερινή Άρτα) και του πληθυσμού που έζησε και πέθανε πριν και μετά τον κορινθιακό αποικισμό, καθώς και των ταφικών εθίμων και πρακτικών που ακολουθούσε.
«Μελετάμε τη μετανάστευση και διασπορά αρχαίων πληθυσμών στην περιοχή της Πελοποννήσου και της δυτικής Ελλάδας, την περίοδο γύρω από το 625 π.Χ. και έχουμε υλικό από την περιοχή της Αμβρακίας, η οποία ήταν η αποικία και της Τενέας κοντά στην Κόρινθο (μητρόπολη) για να διερευνήσουμε τις σχέσεις μεταξύ αυτών των πληθυσμών», περιγράφει η κα. Βάσσου.
Το μεγάλο όμως στοίχημα των ερευνητών του Εργαστηρίου είναι η μελέτη του γονιδιώματος του Μεσολιθικού ανθρώπου που έζησε πριν 11.000 χρόνια στον Κουβαρά της Αττικής. Πρόκειται για τη μελέτη του παλαιότερου γενετικού υλικού από τον ελληνικό χώρο, όπου συμμετέχουν αναγνωρισμένοι επιστήμονες, πρωτοπόροι στο πεδίο από ολόκληρο τον κόσμο, όπως περιγράφει ο επικεφαλής του Εργαστηρίου:
«Είμαστε στη φάση να πάρουμε τελικά αποτελέσματα. Θέλουμε να ιχνηλατήσουμε την ιστορία αυτού του ανθρώπου, να δούμε αν ανήκει σε έναν πληθυσμό που λειτούργησε ως σημείο αναφοράς για την περιοχή ο οποίος μπορεί να έδωσε γένεση σε άλλους ευρωπαϊκούς πληθυσμούς που μετακινήθηκαν από τη Μεσοποταμία στην Ευρώπη πριν από 10-12 χιλιάδες χρόνια.
Παρατηρούμε συνεχώς κύματα διασποράς που αποτυπώνονται στο γενετικό μας υλικό. Η Ελλάδα έχει παίξει ρόλο «κλειδί» στη διασπορά του σύγχρονου ευρωπαίου γιατί είναι σταυροδρόμι και τα μονοπάτια που ακολουθήθηκαν ήταν μέσω του Αιγαίου. Έχουμε λοιπόν πολύ υλικό που μπορούμε να αναλύσουμε αλλά δεν είμαστε τυχεροί από άποψη συνθηκών για τη διατήρηση του οργανικού αυτού υλικού μέσα στα απολιθώματα. Αν βρισκόμασταν σε πιο βόρεια κλίμακα τα πράγματα θα ήταν καλύτερα. Όσο κατεβαίνουμε σε πιο ζεστές περιοχές, προς τον Ισημερινό, η πιθανότητα στατιστικά να ανακτήσεις γενετικό υλικό από αρχαιολογικά ευρήματα μειώνεται».
Οι ερευνητές θεωρούν ότι η δημοσίευση που θα προκύψει από τη συγκεκριμένη μελέτη θα κάνει το Eργαστήριο πιο ορατό στην ελληνική και διεθνή επιστημονική κοινότητα και θα τους προσφέρει εκτός από την αναγνώριση και ευκαιρίες για χρηματοδότηση, γιατί όπως λένε και οι ίδιοι «η μελέτη του αρχαίου DNA είναι ένα πολύ ακριβό σπορ!».
«Είμαστε σε καλό σημείο όσον αφορά το λειτουργικό κομμάτι σε κάθε επίπεδο αλλά η συνθήκη δεν ευνοεί, δεν ανοίγουν προγράμματα. Ο μεγάλος μας στόχος για το μέλλον είναι να καταθέσουμε ένα μεγάλο πρόγραμμα σε συνεργασία με άλλα τρία εργαστήρια, αλλά πρέπει να προηγηθεί μια σημαντική δημοσίευση για τον μεσολιθικό άνθρωπο και για την ΑΠΟΙΚΙΑ. Οπότε ανυπομονούμε», παρεμβαίνει ο καθηγητής.
Μελλοντικά το Εργαστήριο θα μπορεί να «ανοίξει» και προς την κοινωνία παρέχοντας τις υπηρεσίες του. «Καθώς περνάει ο καιρός αρχίζουν να μας αναγνωρίζουν και να έρχονται σε μας. Ήδη μας έχουν προσεγγίσει οι κάτοικοι ενός ορεινού χωριού του Ρεθύμνου για να ταυτοποιήσουμε 18 άτομα που εκτελέστηκαν από τους Γερμανούς στην Κατοχή. Γνωρίζουμε ποιοι είναι αλλά όχι σε ποιόν ανήκει η κάθε σωρός. Έχουμε λάβει δείγματα από τους εν ζωή συγγενείς τους και προχωράμε στην ταυτοποίηση», μας ενημερώνει η κα. Βάσσου.
Έρευνα και σε απολιθώματα ζώων
Η τεχνολογία του γρήγορου «διαβάσματος» ολόκληρου του ανθρώπινου γονιδιώματος και όχι μόνο με μικρό κόστος, η οποία βελτιώνεται και γίνεται ακόμη φθηνότερη, «έλυσε» πραγματικά τα χέρια των επιστημόνων. Τώρα οι επιστήμονες του Εργαστηρίου, χρησιμοποιώντας τη θέλουν να στρέψουν ένα κομμάτι της έρευνάς τους και προς άγνωστους οργανισμούς.
«Άγνωστοι είναι οι οργανισμοί που δεν αποτελούν μοντέλα στη βιολογία για τους οποίους επιθυμούμε να μάθουμε την ιστορία τους. Μεγάλοι ή νάνοι ελέφαντες και ιπποπόταμοι, γιγάντια ελάφια είναι μερικά από τα είδη που μελετώνται ή θα μελετηθούν.
Για παράδειγμα, ο πυγμαίος ιπποπόταμος της Κύπρου, που ζούσε στην Πλειστόκαινο περίοδο, έχει βρεθεί σε νησιά της ανατολικής Μεσογείου αλλά ποτέ δεν είχε γίνει γενετικός έλεγχος για να τον συσχετίσουμε με σημερινά είδη. Εμείς καταφέραμε να απομονώσουμε μιτοχονδριακό DNA από ανασκαφές παλαιοντολόγων και ήδη κάναμε και μια δημοσίευση στο διακεκριμένο περιοδικό Zoological Journal of the Linnean Society», λέει ο κ. Πουλακάκης.
Αντίστοιχη δημοσίευση έγινε και στο Molecular Phylogenetics and Evolution τον Ιούλιο του 2022, για ένα νέο είδος σαλιγκαριού που εντοπίστηκε στην Κάρπαθο. Ερευνητές του Εργαστηρίου ανέλυσαν γενετικό υλικό από ιστορικά κελύφη χερσαίων σαλιγκαριών ενός ενδημικού είδους της Καρπάθου. Τα κελύφη προήλθαν από τις συλλογές του Μουσείου Φυσικής Ιστορίας Κρήτης, είχαν συλλεχθεί πριν από περίπου 5 και 30 έτη, αλλά ήταν άγνωστο το πότε είχαν πεθάνει.
ΙΤΕ
Χρησιμοποιώντας σύγχρονες προσεγγίσεις ανάλυσης αρχαίου DNA οι ερευνητές κατάφεραν να ανακτήσουν πολλαπλά γονίδια μιτοχονδριακού και πυρηνικού DNA και να συγκρίνουν φυλογενετικά το συγκεκριμένο είδος με άλλα συγγενικά είδη, αποδεικνύοντας τελικά ότι δεν ανήκει τελικά σε κανένα γνωστό είδος αλλά αποτελεί ένα νέο ενδημικό είδος του νησιού.
Οι πλούσιες συλλογές του Μουσείου Φυσικής Ιστορίας Κρήτης, προσφέρουν συχνά υλικό προς μελέτη αρχαίου DNA, για αυτό και το συγκεκριμένο μουσείο θεωρείται το καλύτερο του είδους του στον ελληνικό χώρο, κυρίως για τις συλλογές του.
Συνολικά η Ελλάδα διαθέτει περίπου 5 εκατομμύρια δείγματα φυτών, ζώων και πετρωμάτων, ενώ η Ευρώπη περίπου 1,5 δισεκατομμύρια, τα οποία είναι κατανεμημένα σε πολυάριθμα ιδρύματα/φορείς της Ευρώπης. Αυτά τα δείγματα αντιπροσωπεύουν το 55% των δειγμάτων παγκοσμίως και το 80% της παγκοσμίως περιγεγραμμένης βιοποικιλότητας.
«Τα 3-4 από τα 5 εκατομμύρια ελληνικά δείγματα βρίσκονται στο Μουσείο μας για αυτό και συμπεριληφθήκαμε στο Consortium of European Taxonomic Facilities (CETAF) και έχουμε τεθεί επικεφαλής στη χώρα μας στην ευρωπαϊκή υποδομή έρευνας που ονομάζεται Κατανεμημένο Σύστημα Επιστημονικών Συλλογών (Distributed System of Scientific Collections, DiSSCo). Μας επέλεξαν για τη μοναδικότητα των συλλογών μας και για τον εργαστηριακό μας στόχο που είναι η μελέτη της εξελικτικής ιστορίας οργανισμών στο αιγαίο και στην ανατολική μεσόγειο.
Διάφοροι Έλληνες ζωολόγοι και εξελικτικοί έχουν πει στο παρελθόν, αν και ακούγεται πολύ βαρύγδουπο, ότι αν ο Δαρβίνος αντί να πάει στα Γκαλαπάγκος-όπου υπάρχει πολύ στοχαστικότητα μέσα στα ωκεάνια συστήματα- επισκεπτόταν το Αιγαίο, θα έφτανε γρηγορότερα στη θεωρία της φυσικής επιλογής. Το Αιγαίο διαθέτει χιλιάδες νησιά και νησίδες και ο πλούτος του σε ορισμένες ομάδες οργανισμών ξεπερνάει το 40% ενδημισμού. Το μουσείο έχει μαζέψει υλικό από αυτές τις περιοχές και από ταξίδια στις χώρες της Μεσογείου και τα δείγματα είναι μοναδικά», καταλήγει ο διευθυντής του Μουσείου κ. Πουλακάκης.
ΙΤΕ
