Michal Ernée: Analýza DNA kdysi trvala roky a stála stovky milionů dolarů, dnes zabere jen minuty

První výrazná vlna zájmu o analýzy archaické DNA se objevila už v 90. letech minulého století. Tehdy vyšla v renomovaných odborných časopisech jako Science nebo Nature řada studií. Velmi brzy se ale ukázalo, že byly často zatíženy zásadními chybami, které byly způsobeny kontaminací současnou DNA.

Archaické DNA zbývá totiž v kostech většinou málo, bývá poškozená a také velmi citlivá na jakékoli znečištění – a všechny archeogenetické analýzy se zpočátku prováděly v běžných genetických laboratořích, které byly přizpůsobené pouze práci se současnou DNA.

Proto začaly brzy potom vznikat specializované laboratoře, které pracují za velmi přísných podmínek výhradně s archaickou DNA. Dnes už je těchto pracovišť celá řada, i když těch opravdu špičkových jen pár.

Velký zlom v archeogenetice přišel až v posledních patnácti letech díky prudkému rozvoji technologií. Ještě kolem roku 2000 trvala analýza celé roky a stála i desítky až stovky milionů dolarů. Dnes trvá řádově minuty a stojí jen několik set eur. Právě nejnovější technologický rozvoj archeogenetiku zásadně proměnil a umožnil jí stát se plnohodnotným nástrojem výzkumu minulosti lidstva.

Určitě mezi ně patří přečtení jaderného genomu neandrtálců. Další velké genetické studie potvrdily některé hypotézy, o nichž se v archeologii dlouho diskutovalo, ale nikdy na nich nepanovala úplná shoda. Genetická data jasně ukázala, že zemědělství se do Evropy nerozšířilo postupným předáváním mezi jednotlivými sousedními populacemi, jak se část odborníků ještě nedávno domnívala, ale především příchodem lidí z oblasti Blízkého východu. Tyto zásadní studie vyšly zhruba kolem roku 2015. Krátce poté se začal i náš tým podílet na archeogenetických projektech, které vedli zejména kolegové z Max-Planckova institutu (MPI) v Jeně a Lipsku, dnes je to největší evropské a jedno z nejuznávanějších světových archeogenetických pracovišť.

Vlastně shoda řady okolností. Byl jsem krátce předtím na Humboldtově stipendiu na univerzitě v Halle a řadu archeologů, kteří se potom zapojili do archeogenetických projektů, jsem poznal osobně. Max-Planckův institut původně vznikl v Jeně, později se sloučil s MPI v Lipsku, a zpočátku přirozeně navazoval spolupráci především s badateli z regionu, které jsem dobře znal. Společně jsme tehdy začali pracovat, v rámci týmu profesora Davida Reicha z Harvardu, na studii věnované genetice panevropské kultury zvoncovitých pohárů.

Později, v roce 2018, byla publikována v časopise Nature a dodnes je jednou z nejcitovanějších archeogenetických studií vůbec. Náš tým, který působí v rámci Archeologického ústavu AV ČR v Praze, tak má dnes za sebou už deset let spolupráce s oběma těmito špičkovými pracovišti, MPI i Harvardem. Díky tomu patří Čechy stále k archeogeneticky nejlépe poznaným oblastem Eurasie.

Ano, celou řadu. Důležitá zjištění přinesla třeba už zmíněná klíčová studie o kultuře zvoncovitých pohárů z doby eneolitu, tedy pozdní doby kamenné. Tato kultura je archeologicky doložena téměř po celé Evropě od Pyrenejského poloostrova přes Britské ostrovy a jižní Skandinávii až po střední Evropu.

Genetická data ukázala, že s ní se na britské ostrovy dostala nová genetická složka z kontinentu a během několika generací tam téměř totálně převrstvila genetickou výbavu původního obyvatelstva. Jde o jeden z nejjasnějších příkladů rozsáhlé genetické a možná i populační výměny v pravěku.

Násilí nelze v těchto obdobích nikdy vyloučit. Migrace byly v pravěku běžnou součástí života a často byly spojeny s konflikty. Dnes však díky archeogenetice víme navíc i to, že téměř každá změna v hmotné kultuře byla způsobena přinejmenším částečným příchodem nového obyvatelstva. A naopak téměř vždy, když přišlo nové obyvatelstvo, přineslo si i jinou hmotnou kulturu. Jak se vyvíjela dál, to už je jiná věc. Změny v hmotné kultuře a změny v genetických profilech jejích nositelů však šly většinou ruku v ruce.

S nebezpečím kontaminace se potýkaly především laboratoře, v terénu tomu úplně zabránit nejde. Umíme však vybírat vzorky vhodnější k analýze. Ještě před deseti lety se například běžně odebíraly zuby. Později se ale ukázalo, že nejlépe se archaická DNA zachovává v takzvané kosti skalní, což je nejtvrdší kost v lidském těle, skrytá uvnitř lebky. Dnes se tedy standardně odebírají dva vzorky – jeden z kosti skalní pro lidskou DNA a druhý ze zubu nebo zubního kamene pro analýzu patogenů. Právě genetika nemocí je dnes obrovské téma.

DNA patogenů se často dochová dobře a umožňuje sledovat původ a šíření nemocí, jako byl třeba mor, řadu tisíciletí do minulosti.

Ano, podle genetických dat se mor v lidských populacích objevuje už v neolitu, tedy v mladší době kamenné, dávno před prvními písemnými zmínkami z antiky a téměř na celém obrovském území Eurasie.

Navíc víme, že tehdejší forma moru se lišila od té středověké, tedy od dýmějového moru – v pravěku se šířila pravděpodobně hlavně plicní forma a mechanismy přenosu byly jiné. Přenašeče zatím neznáme, určitě to ale nebyly blechy, jak tomu bylo během antických nebo středověkých pandemií. Obě formy existovaly dlouhou dobu vedle sebe.

Díky tomu, že máme radiokarbonovou metodou přesně datované kostry a z nich získanou DNA patogenů, můžeme sledovat, jak se jednotlivé nemoci šířily napříč kontinenty, často v souvislosti s migracemi, kolonizací nebo obchodem. Z období neolitu až střední doby bronzové, tedy zhruba 5400–1400 př. n. l., máme dnes z území Čech analyzováno skoro 800 koster. Je to dané jednak tím, že jsme se do spolupráce zapojili velmi brzy, a také tím, že se u nás dochoval dostatek kosterních pozůstatků prakticky ze všech sledovaných období.

Vlastně ano. Zásadní roli hrají půdní podmínky. V kyselých půdách, typicky například v jižních nebo západních Čechách, se kosti prakticky nedochovají. Naopak v oblastech se zásaditým sprašovým podložím, například v Polabí nebo severních Čechách, se zachovají mnohdy perfektně.

I tam ale dnes pozorujeme rychlejší degradaci kosterního materiálu v důsledku intenzivního zemědělství, těžké techniky a chemie v půdě.

Dalším faktorem jsou pohřební zvyklosti. V obdobích, kdy převažoval žárový ritus, nemáme k dispozici materiál vhodný pro genetické analýzy. Kromě toho byli lidé často pohřbíváni i způsoby, které nejsme vůbec schopni identifikovat.

Genetika potvrzuje, že dnešní Evropané jsou směsí tří hlavních populačních složek: mezolitických lovců a sběračů, neolitických zemědělců z Anatolie a pozdějších stepních populací.

Těch je obrovské množství, a navíc stále přibývají. Zajímá nás především jaderná DNA, kterou sdílíme všichni stejným dílem s oběma rodiči – holky i kluci jí mají vždy polovinu od táty a polovinu od mámy. Hodně nás zajímají mužské, tzv. Y-chromozomové haploskupiny, které se dědí pouze z otce na syna, ženy je nemají, a umožňují nám sledovat mužské příbuzenské linie. Dále je to mitochondriální DNA, kterou sice dědí od matky potomci obou pohlaví, ale dál ji předávají pouze ženy.

U pravěkých společností se často předpokládá patrilokalita, to velmi zjednodušeně znamená, že muži zůstávali na místě, kde se narodili, a ženy přicházely z jiných komunit. V genetických datech se to velmi dobře odráží.

Takto zjednodušeně to říct nelze. Migrace nikdy nebyly černobílé. Například u kultury se šňůrovou keramikou se dlouho předpokládalo, že šlo o příchod mužských skupin. Genetická data ale ukazují, že přicházely i ženy a že proces byl sociálně mnohem složitější.

Zcela unikátní je v tomto směru pohřebiště u Vliněvsi na Mělnicku, kde byly ženy s velmi vysokým podílem stepní genetické složky (přes 90 procent) i ženy geneticky navazující na původní neolitické obyvatelstvo, přesto byly i ony pohřbené podle nových kulturních zvyklostí. Je to mimořádně šťastný nález, protože umožňuje sledovat proměny společnosti doslova v průběhu jedné generace.

Z Mikulovic pochází nejbohatší ženský hrob z této doby v Evropě. Patřil ženě, která měla velký, třířadý jantarový náhrdelník, dvě zlaté záušnice, řadu bronzových šperků, náramků a jehlic a další výbavu. Všechny šperky jsou výjimečné i svojí kvalitou: provedením, výzdobou, řemeslnou úrovní. Všechno ukazuje, že šlo o příslušnici místní elity.

Celé pohřebiště je extrémně bohaté i v rámci své doby, takže Mikulovice byly zřejmě důležitý uzlový bod na dálkové obchodní komunikaci, možná šlo o předchůdce pozdější jantarové stezky, po které se jantar dostával z baltského pobřeží do evropského vnitrozemí. Zajímavé je, že v tomto období se jantar dostává do vnitrozemí ve větší míře úplně poprvé, a zrovna do Čech se ho dostává mimořádně hodně.

V té době tu máme únětickou archeologickou kulturu, jejíž pozůstatky najdeme na obrovském území od Harzu ve středním Německu na západě až po jihozápadní Slovensko na východě. V Čechách je ale v řadě ohledů nejbohatší: máme nejvíc nálezů, nejbohatší hroby, nejvíc zlata i jantaru. Evidujeme zhruba 450 hrobů s jantarem, z toho 28 jen z Mikulovic. To je mnohem víc než v celém středním Německu, které Němci často považují za klíčové jádro únětické kultury. To je obrovský rozdíl.

Jsme ve starší době bronzové, na počátku metalurgie, kdy se Evropou začínají masově šířit bronzové předměty. Bronz vzniká slitím mědi a cínu, jejich ložisek je ale v Evropě poměrně omezené množství, hlavně těch cínových, a jsou často vzdálená stovky i tisíce kilometrů.

Přesto se bronz během jedné až dvou generací rozšířil po celé Evropě, a to i v regionech, kde žádná ložiska kovů nejsou. To znamená jediné: musela existovat velmi komplexní síť dálkových cest včetně funkční infrastruktury a systému distribuce. Musela existovat místa pro odpočinek, zázemí pro lidi, nějaký systém kontroly a „průchodnosti“ trasy.

Celý systém musel být dlouhodobě organizovaný, relativně bezpečný a funkční desítky let, spíš staletí. A právě v takové síti hrají uzlové body důležitou roli. Mikulovice do tohoto obrazu zapadají velmi přesvědčivě, leží na místě, kde se protínají komunikace z různých směrů a kde se dálkový pohyb a směna musely koncentrovat.

Spíš měli větší přístup ke zboží. Osobně se ale na obchodu a provozu těch dálkových cest patrně podílela jen menší část lidí, obchodníci, průvodci a další, kteří se pohybovali přímo na cestách. Je ale možné, že s tím souvisí dva mimořádně bohaté ženské hroby, pocházející shodou okolností z té samé rodiny. Z ní totiž nemáme žádné muže, a tak se nabízí interpretace, že muži mohli být kvůli obchodu dlouhodobě pryč a mohli zemřít někde jinde.

Na Blízkém východě máme pro tuto dobu překvapivě podrobné doklady. V Mezopotámii a Anatolii fungoval obchod s kovy na velké vzdálenosti, často právě jako rodinný podnik: muž odcházel do vzdálené obchodní „faktorie“ a žena zůstávala doma a řídila domácí část chodu firmy. Díky klínopisným tabulkám víme až nečekaně konkrétně, jak sofistikovaně to bylo nastavené – existovaly půjčky, kredity, různé formy zajištění, v podstatě standardní „bankovní“ služby.

Z Evropy písemné prameny nemáme, ale podobný princip organizace tady existovat musel. Rozdíl je v tom, že na Blízkém východě to bylo propojené s vyspělým váhovým systémem, zatímco v Evropě z této doby nemáme doložené jediné závaží. Směna se tedy zřejmě opírala víc o zkušenost a vizuální posouzení kvality zboží.

Určitě. Díky genetickým analýzám dokážeme rekonstruovat jedenáct rodin, nejčastěji ve třech generacích, a sledovat příbuzenské vztahy v rámci rodin i mezi nimi. Objevují se v nich modely soužití, které známe z etnologie. Relativně běžné jsou případy, kdy měl muž děti se dvěma ženami. V jednom případě měla žena postupně děti se dvěma muži, navíc bratry. To naznačuje možné soužití vdovy s bratrem zemřelého partnera.

Mám výtvarné vzdělání, vystudoval jsem pražskou Hollarku, zajímaly mě dějiny umění, architektura, ale abych se věnoval archeologii, k tomu mě popostrčil až kamarád během vojny. Studovat jsem ji začal v roce 1987, předtím jsem nějakou dobu pracoval jako výtvarník.

Svoji původní profesi pořád občas využiji v práci. Obrázky k vědeckým článkům si dělám sám, považuji je za velmi důležitý informační zdroj. Na vizualizacích se dá spousta věcí ukázat přehledněji a rychleji než popsat v textu, a než abych někomu dlouze vysvětloval, jak to přesně chci, radši si je nakreslím sám. Sem tam jsem udělal nějakou drobnou ilustraci taky do publikací kolegů, párkrát i obálku knížky.

Opravdu jen málokdy. Občas jsem si třeba vyráběl trička se středověkými nebo pravěkými motivy, které mě zaujaly tím, jak jsou graficky povedené. Moc času na to ale nemám a ani v nejbližší době mít nebudu, v souvislosti s archeogenetikou mám dost práce ještě na několik let. Rozhodně se nemusím bát, že bych se nudil.