Mitokondriaalse DNA uurimine arheoloogilistelt kaevamistelt leitud luudest


DNA (desoksüribonukleiinhape) on pikk nöörisarnane molekul, mis sisaldab päritud  informatsiooni inimese ehituse, arenemise ning metaboolsete protsesside kohta. Inimese DNAd võib leida tema kõikides keharakkudes (v.a punased vererakud). Loomarakus asub DNA nii rakutuumas kromosoomide näol kui ka mitokondrites. Kromosoomides leiduv DNA sisaldab ligikaudu 20 000 geeni, kuid mitokondrites leiduv DNA on väiksema infohulgaga ning paljude koopiatena. Kuna pikk DNA lõik säilib surnud organismides üsna halvasti, siis kasutatakse DNA analüüsideks just mitokondrites leiduvad DNAd. Analüüsimiseks paljundatakse säilinud DNA lõiku polümeraasahelreaktsioon (PCR) meetodi abil ning seetõttu on analüüsiks vaja vähem kui ühte grammi säilinud DNAga luud.

Mitokondris leiduv DNA sisaldab emaliini pidi päranduvat informatsiooni. Kuna mitokondrites  on nukleotiidide järjestus DNAs väga varieeruv, siis on tõenäoline, et erinevate inimeste luudest leitud DNAs leitakse erinevusi. Need võivad puududa ainult lähisugulastel. Genealoogilised uurimused võivad mitokondris leiduva DNA põhjal saada väga olulist informatsiooni naisliini pidi kanduvate tunnuste kohta.

Probleemid DNA saastumisega

Kõige suurem probleem DNA puhul on saastumine. Saastumine võib toimuda nii luude väljakaevamisel, kaevamisjärgses faasis või uurimislaboris. Modernne DNA, mis ohustab uuritavat DNAd, leidub inimese naharakkudes, higis ja süljes. Seetõttu on modernse DNA kogused ka palju suuremad kui uuritava DNA omad. Seepärast on ka oht PCR paljundamisel paljundada hoopis modernset DNAd. Üheks edukaks võimaluseks saastunud DNAst vabanemiseks on luu pealiskihi eemaldamine.

Faktorid, mis mõjutavad DNA säilimist luudes on kliima ning matmistingimused. DNA säilib paremini külmades oludes. Matthias Höss ja Eesti päritolu Svante Pääbo suutsid 1993. aastal eraldada Alaskalt leitud hobuse luust DNA, mis oli 25 000 aastat vana. Samas sooja kliimaga Egiptusest pole võimalik leida DNAd, mis oleks vanem kui paar tuhat aastat. Matmistingimuste puhul on oluline, kui palju puutuvad luud kokku vee ning pinnasega, mis mõlemad on potentsiaalsed saastajad. 1995. aastal suudeti väidetavalt eraldada DNA ka põletusmatusest, kuid see on jäänud erandlikuks juhtumiks.

DNA analüüsid Lihavõttesaare elanikest

DNA analüüsid võivad aidata vastata erinevatele küsimustele. Kui uuriti Lihavõttesaare elanike päritolu, kes elasid seal juba 400 a eKr, siis tulid kõne alla kaks varianti: Polüneesia saared ning Lõuna-Ameerika. Norralase Thor Heyerdahli teooria kohaselt olid saare elanikud pärit Lõuna-Ameerikast, kuna nende materiaalne kultuur sarnaneb Lõuna-Ameerika indiaanlaste omaga. Heyerdahl ehitas ka primitiivse parve ning sellega Polüneesiasse välja purjetades tõestas ta, et heade tuulte korral on see võimalik. Vastuväited põhinesid aga hoolikal lingvistilisel uurimusel, mis leidis palju ühiseid jooni polüneeslastega. Erica Hagelbergi poolt juhitud uurimisrühm võttis DNA proovid 12 skeletist Lihavõttesaarel ning võrdles seda Polüneesia saartel elavate rahvaste omaga. Tulemuseks oli hämmastav sarnasus ning Heyerdahli teooria sai ümberlükatud. DNA analüüsid Lihavõttesaarel andsid nõnda häid tulemusi tänu sellele, et nii Polüneesia saarte kui ka Lihavõttesaare elanikud pole segunenud teiste rahvastega.

Kasutatud kirjandus

Bahn, P. ja Flenley, J. 1992. Easter Island, Earth Island. Thames & Hudson, London.

DeNiro, M.J., Schoeninger, M.J. ja Hastorf C.A. 1985. Effect of Heating on Stable Carbon and Nitrogen Isotope Ratios of Bone Collagen. Journal of Archaeological Science 12: 1–7.

Hagelberg, E., Quevedo, S., Turbon D. Ja Clegg J.B. 1994. DNA from Ancient Easter Islanders. Nature 369: 25–26

Heyerdahl, T. 1998. Aku-aku : Lihavõttesaare saladus: 340–344. Tallinn.

Höss, M. ja Pääbo, S. 1993. DNA Extraction From Pleistocene Bones by a Silica-Based Purification Method. Nucleic Acids Research 21: 3913–3914

Mays, Simon 1998. The Archaeology of Human Bones. Cambridge.   

Loe edasi

Liigiteke


Liik 
(bioloogiline definitsioon)- organismirühm, kuhu kuuluvad reaalselt või potentsiaalselt ristuvate looduslike populatsioonide esindajad.

Liik (morfoloogiline definitsioon)- organismirühm, mis erineb anatoomiliste tunnuste poolest kõigist teistest organismirühmadest.

Uute liikide tekke eelduseks on see, et populatsiooni isendite või erinevate populatsioonide vahel tekib paljunemisbarjäär, mis takistab geenivoolu. Sellise barjääri tekkimiseks on mitmeid võimalusi.

Darwini teooria järgi:

Sümpatriline liigiteke tähendab liigiteket geograafilise isolatsioonita populatsioonide vahel (Joonis 1). See võib tekkida juhul, kui osa populatsioonist õpib kasutama uut tüüpi ressurssi ehk neil tekib uus ökoloogiline nišš (nt uus elupaik või muutused toidulauas).

Näiteks õpivad mõned ühe putukaliigi esindajad toiduks tarvitama uut liiki taime.

Darwin uskus, et ühe liigi erinevatel rühmadel võib olla erinev kohastumisvõime. Näiteks ühe konnaliigi üks rühm on harjunud sööma üht tüüpi kärbseid ning teine rühm on harjunud sööma teist tüüpi kärbseid. Kui saagi püüdmine toimub erinevalt (üks püüab palaval keskpäeval, teine aga jahedamal ajal ), tekib lõpuks kaks või enam käitumiselt erinevat rühma, kes omavahel enam ei paaritu.

Seejuures on tähtis teada, et darwinismi järgi põhjustab looduslik valik adaptsiooni, mitte eristumist ennast. See, et ühest liigist eristumise teel tekkinud uued liigid omavahel ei paaritu, pole reegel. Taimede puhul on sageli märgatud seda, et paljunevad suguluses olevad taimed. Nii tekivad hübriidid, kes on enamasti viljatud.

Darwiniga samal ajal elanud saksa kirjaniku Moritz Wagneri teooria järgi põhjustab geenivoolu peatumist ning seega uute liikide tekkimist geograafiline isolatsioon (meri, mäestik, kõrb, liustik, inimtegevus, jõgi jne). Kui uue liigi teke on põhjustatud geograafilisest isolatsioonist, nimetatakse seda allopatriliseks liigitekkeks (Joonis 1). Selline eristumine võib toimuda nii kiiresti ( nt 20 000 aastat) kui ka väga aeglaselt. Iga populatsioon kohaneb uute tingimustega erinevalt, mis aja jooksul põhjustabki geenivoolu peatumist nende populatsioonide vahel.

Näiteks on Lõuna- ja Põhja-Ameerika vaheline maakitsus ainult ligikaudu 3 miljonit aastat vana. Enne seda oli seal meri, kus elas 15 liiki krevette. Peale maakitsuse tekkimist on aga läänepool 15 krevetiliiki ning teiselpool, idakaldal samuti 15 liiki krevette. Nad ei ole aga enam samadest liikidest.

Kui Darwin uskus et liigi sees olevad populatsioonid on selgelt eristatavad, siis 1940ndatel, kui hakati uurima koos nii evolutsiooni kui ka geneetikat, jõuti selgele arusaamale, et ühe liigi populatsioone võib vaadelda kui kogu selle liigi genofondi osasid. Iga populatsioon erineb natuke oma geenide poolest teistest ning kui geenivahetus on isolatsiooni tõttu takistatud, võib ühes populatsioonis olla mingi geeni alleeli esinemine väga haruldane, samas kui teises võib see juhuvalimi tõttu olla väga tavaline.

Joonis 1. Vasakulpool on näha allopatrilist liigiteket ning paremal sümpatrilist liigiteket.

Peripatriline liigiteke on allopatrilise liigitekke erijuht, uue liigi arenemine saab alguse väikese arvu isendite rändest (Joonis 2).

Hea näide peripatrilisest liigitekkest on näiteks jääkaru liigi evolutsioneerumine pruunist karust.

Parapatrilise liigitekke puhul kujuneb uus liik üksteisega külgnevatest populatsioonidest, mis pole täielikult isoleeritud, erinevused kujunevad põhiliselt populatsioonide äärealadel (Joonis 2).

Näiteks võib selline liigiteke esineda taimeliigil, mille areaal on väga erinevate kliimade piirialadel. Sellise keskkonnaerinevuse tõttu võivad taimed hakata erineval ajal õitsema ning seetõttu ei saa nende vahel enam järglasi tekkida.

Joonis 2. Vasakulpool on näha näidet peripatrilist liigitekkest ning paremalpool parapatrilisest.

Kasutatud allikad: 

Evolutsioon

Liigiteke

Liigiteke

Loe edasi

Kuidas me värve näeme ja tajume

Inimese silmad on tundlikud väga väikesele elektromagnetlainete skaala osale – 380-780 nanomeetrit (nm). See hõlmab endas värve lillast punaseni. Väljaspool seda lainepikkuste skaalat ei ole inimene võimeline elektromagnetlaineid tajuma nähtava valgusena (Joonis 1).

Joonis 1. Optiline spekter, millel on värvidele vastavad lainepikkused märgitud nanomeetrites.

Kõige lühema lainepikkusega värvus, mis on inimesele nähtav, on lilla. Selle lainepikkuseks on 380-455 nm. Sellele järgneb sinine värvus lainepikkusega 455-492 nm, roheline (492-577 nm), kollane (577-597 nm), oranž (597-622 nm). Kõige pikema lainepikkusega inimesele nähtav värviklass on punane, mille lainepikkuseks loetakse tavaliselt 780-622 nm.

Isaac Newton leidis, et värv ei ole esemete sees olemas, vaid et esemed peegeldavad ja neelavad värve ning meie näeme eset sellise värvina, mida ese tagasi peegeldab. Näiteks ei ole õun punane, vaid õun peegeldab valguse lainepikkuseid, mida meie aju punasena tõlgendab.

1666. aastal tegi Newton katse, kus ta lasi valguskiirel läbi prisma paista ja nägi, et valgus muutus prismas vikerkaareks. Sellest ta järeldas, et valget värvi paistev ese peegeldab kõiki inimesele nähtavaid värve. Must värv on aga värvi puudumine ehk see, kui ese kõiki värve neelab.

Kuidas me siis värve näeme? 1965. aastal avastati, et kolvikesi on kolme sorti: L-kolvikesed, M-kolvikesed ja S-kolvikesed. L-kolvikesed on tundlikud pikema lainepikkusega valgusele ehk punakatele toonidele, M-kolvikesed keskmise ehk roheka ja S-kolvikesed lühikese lainepikkusega kiirgusele ehk sinakatele toonidele.

Kui meie silma peegeldub punakas valgus, lainepikkusega umbes 750 nm, siis stimuleerib see kõige rohkem L-kolvikesi, natukene M-kolvikesi ja väga vähe S-kolvikesi. Kolvikestelt saadetakse info ajju ning aju tõlgendab, et see ese, mis valgust peegeldas, on punane. 64% kolvikestest on L-kolvikesed, 32% M-kolvikesed ja 2% S-kolvikesed. Protsendid on ebavõrdsed, kuid see ei peaks mõjutama kuidagi seda, kui hästi või halvasti me teatud värve näeme. S-kolvikesi on kõige vähem, kuid nad on ka kõige valgustundlikumad. Siiski on leitud, et inimsilm tajub rohkem värvivariatsioone soojades ehk pikemate lainepikkustega värvides kui jahedamates ehk lühemate lainepikkustega värvides, mis võib olla sellisest eelnevalt väljatoodud jaotusest tingitud. Pigem näeme me taevast sinisena mitte lillana, sest meie silm on sellele värvile tundlikum.

Võib öelda, et nägemine töötab kõigil ühtemoodi, kuid siiski ei ole silmadega tajutav maailm kõigile samasugune. Selleks on nimetatud kolme põhjust: silmade erinev tundlikkus, sünesteesia ehk aistingute segunemineja värvide tõlgendamine kogemuse põhjal.

Kasutatud allikad:

Värvide lainepikkused

Kuidas me värve näeme?

Kolvikesed

Värviaistingu mõju inimesele

Loe edasi