Han läser forntidens DNA

Detta är en artikel från 2005.

Neandertalare, pungvargar, mammutar och moafåglar är några av de utdöda varelser som Svante Pääbo har analyserat genetiskt. Han är professor i evolutionär antropologi vid Max Planckinstitutet i den tyska staden Leipzig, och en världsstjärna när det gäller att utforska DNA från forntiden. Vägen dit började med experiment på mumier, utförda i största hemlighet under sena kvällar och helger i Uppsala.

– Min mamma tog med mig till Egypten när jag var 13 år. Då fick jag för mig att jag skulle bli egyptolog och ägna mig åt faraoner och pyramider, säger Svante Pääbo.

Intresset höll i sig. Men halvvägs genom utbildningen i egyptologi vid Uppsala universitet tappade han sugen. Det blev för mycket tragglade av fornegyptiska verbformer.

– Så jag började läsa medicin mest för att få ett jobb.

År 1981 fick han en tjänst som doktorand i Uppsala. Hans uppdrag var att studera hur smittämnet adenovirus överlistar immunsystemet. Året därpå fick hans pappa, Sune Bergström, Nobelpriset i medicin för sin forskning om prostaglandiner, ett slags lokala signalämnen i kroppen som hjälper till att återställa balansen i skadade vävnader.

Men Svante Pääbo kunde inte gå på Nobelfesten. Han var en hemlig son, okänd för Sune Bergströms officiella familj. Hemlighetsmakeriet slutade först kort innan Sune Bergström dog i fjol. Svante Pääbo trevar efter orden när han berättar om sin pappa, som han har haft kontakt med under hela uppväxten. Han vill inte göra någon stor affär av saken, men tycker inte heller att den behöver vara hemlig. Han säger att den halvsekellånga hemligheten faktiskt har inneburit vissa fördelar.

– Det kan nog vara jobbigt att växa upp med en berömd far. Om något går bra säger folk att man har fått hjälp av sin pappa. Går det dåligt, blir det en stor sak eftersom fadern är så berömd, säger Svante Pääbo.

Som ung doktorand i Uppsala jobbade han vidare i laboratoriet och blev allt mer fascinerad av genteknikens möjligheter. Han bestämde sig för att försöka isolera DNA från en mumie – men lät bli att berätta om planen för sin handledare. Han var trots allt anställd som virusforskare.

De första experimenten gjorde han med vävnadsbitar från Victoriamuseet för egyptiska fornsaker i Uppsala. Försöket misslyckades. Då reste han till Pergamonmuseet i dåvarande Östberlin och lyckades tjata till sig några gram balsamerad vävnad från mindre värdefulla mumier. Tillbaka i Uppsala fortsatte han med virusforskningen på dagtid. Kvällar och helger tillbringade han i de gamla egyptiernas sällskap. Till slut lyckades han isolera en bit mänsklig arvsmassa från en 2 400 år gammal barnmumie. Det blev sensation. Nyheten täckte omslaget på den ansedda vetenskapstidskriften Nature.

Plötsligt hade gentekniken tagit ett stort kliv in i arkeologin. Alan Wilson, en ledande evolutionsbiolog vid University of California, Berkeley, blev så imponerad att han skrev och frågade om han kunde få vara gästforskare i Svante Pääbos labb. Alan Wilson hade tidigare isolerat en bit 140 år gammalt DNA från en kvagga, en utdöd släkting till dagens zebra. I övrigt hade ingen analyserat DNA som var äldre än några år. Svante Pääbo fick sig ett gott skratt när han läste brevet.

– Jag hade förstås inget eget labb. Jag hade inte ens disputerat!

I stället fick Svante åka till Berkeley. Där hade han turen att träffa några av pionjärerna inom den så kallade PCR-tekniken, som gör det möjligt att masskopiera utvalda delar av arvsmassan. Med den nya tekniken kunde Svante Pääbo och hans medarbetare upprepa sina analyser och därmed försäkra sig om att resultaten var pålitliga. Deras metoder blev grunden för all senare forskning om DNA från forntiden.

Svante Pääbo upptäckte tidigt hur svårt det är att analysera arvsmassa från mänskliga kvarlevor. Mumier och benbitar är fulla av DNA-spår från museipersonal och andra som har hanterat materialet genom åren. Därför är risken stor att forskarna analyserar arvsmassa från fel person. Det gäller även mumien som ingick i Svante Pääbos sensationella artikel i Nature.

– Det är nog mer sannolikt att arvsmassan kommer från någon annan än mumien, säger Svante Pääbo.

De mänskliga DNA-molekyler han hade isolerat var relativt långa. Senare har det visat sig att DNA med tiden bryts ner till korta bitar. Det betyder att arvsmassan från mumien kan ha varit av senare datum. Svante Pääbo har själv påtalat problemet och har lagt ner mycket arbete på att göra forskningen om forntidens DNA mer pålitlig.

Det första utdöda djur som Svante Pääbo och hans medarbetare undersökte efter kvaggan var den australiska pungvargen. De analyserade arvsmassa från mitokondrierna, cellernas kraftverk. Resultaten visade att pungvargen, som dog ut på 1930-talet, hade nära släktingar bland kontinentens övriga köttätande pungdjur, men inte bland pungdjuren i Sydamerika.

Resultaten inspirerade andra molekylärbiologer att testa tekniken på prover från naturhistoriska museer. Man lyckades reda ut släktbanden mellan nutida djur och arter som dog ut redan innan den senaste istiden tog slut, till exempel mammutar, jättetrögdjur, grottbjörnar och grottlejon.

Entusiasterna såg ingen gräns för teknikens möjligheter. De gav sig i kast med allt från dinosauriefossil till skalbaggar och växter som legat inpackade i bärnsten under miljontals år. Forskningen fick fäste i populärkulturen och gav upphov till filmer som Jurassic Park. År 1994 rapporterade en grupp amerikanska forskare att de hade isolerat mitokondrie-DNA från 80 miljoner år gamla dinosaurieben. Resultaten väckte stor uppståndelse.

Men upptäckten var ett pinsamt misstag. Forskarna trodde att de hade analyserat DNA från dinosauriens mitokondrier. I själva verket hade de kartlagt en liten snutt mänskligt DNA, ett slags genetiskt ”fossil” av mitokondriell arvsmassa som finns helt naturligt i människans cellkärnor.

Svante Pääbo misstänker att alla analyser av DNA från miljontals år gamla prover är felaktiga. Kemiska reaktioner med syre och andra ämnen bryter med tiden ner arvsmassan så att den blir omöjlig att avläsa. De hittills äldsta pålitliga analyserna kommer enligt Svante Pääbo från mammutar som är upp till 200 000 år gamla. Han har visat att mammutar genetiskt liknar dagens elefanter, men är klart olika människor. Flera andra forskare har kommit fram till samma sak. Eftersom moderna elefanter knappast har varit i kontakt med proverna kan man räkna med att resultaten verkligen kommer från mammutar.

Med tiden har alltmer av Svante Pääbos forskning kommit att handla om människans utvecklingshistoria. Bara 35 år gammal blev han utnämnd till professor i biologi vid Universität München i Tyskland. Där kartlade han bland mycket annat finnarnas genetiska historia. Han kom fram till att det stora flertalet av finnarnas förfäder anlände från Centraleuropa i samma veva som jordbruket spred sig norrut. På vägen lade de sig till med ett språk som de lärde av samernas förfäder. Rönen utlöste protester, bland annat från Svante Pääbos mamma som är från Estland.

– Den nationella myten i Finland och Estland är ju att man stammar från ett urhem borta i Ural, säger Svante Pääbo.

År 1996 kunde han ge sig i kast med en betydligt äldre del av människans utvecklingshistoria. Efter ett par års förhandlingar med Neanderthal Museum i Tyskland fick han tillgång till en neandertalare. Det var till på köpet urneandertalaren – det fossil som hittades i den tyska Neanderdalen år 1856 och som gav namn åt den utdöda arten. Forskarna fick tillstånd att borra loss två gram ben från urneandertalarens vänstra överarm.

– Man vill inte slinta med borren i det läget, säger Svante Pääbo.

Resultaten visade att neandertalarna, som försvann för knappt 30 000 år sedan, inte har bidragit med något mitokondrie-DNA till oss som lever i dag. Det talar för att neandertalarna inte är våra förfäder. Frågan om släktskap skulle förmodligen anses vara avgjord om den gällt någon musart på en avlägsen gren i det evolutionära trädet. Men nu gäller det människan. Det är tänkbart att neandertalare ändå har bidragit med några av generna hos oss moderna människor. Så forskningen fortsätter.

Just nu drömmer Svante Pääbo om att analysera hela arvsmassan, det så kallade genomet, hos en neandertalare. Alla tidigare genetiska analyser av neandertalare har gällt små bitar av DNA från mitokondrierna. Det nya projektet är tänkt att bli ett slags motsvarighet till kartläggningen av människans hela arvsmassa. Människans genom består av tre miljarder kemiska ”bokstäver” och presenterades i en första version för fem år sedan. En kartläggning av neandertalarnas genom skulle kunna avslöja hur vi skiljer oss genetiskt från vår närmaste släkting. På motsvarande sätt har jämförelser mellan människans och schimpansens genom gett ny kunskap om vad som gör oss människor så speciella (se Vad är en människa? F&F 4/04).

Haken är som vanligt att allt DNA från forntiden är nedbrutet och förorenat. Men Svante Pääbo har tillsammans med forskare i USA och Österrike nyligen utvecklat en metod som ser ut att fungera, åtminstone på grottbjörnar. De isolerade så mycket arvsmassa som möjligt ur prover tagna från två fossil av grottbjörnar, drygt 40 000 år gamla. Sedan avläste de en del av arvsmassan med samma teknik som användes för att kartlägga det mänskliga genomet. Merparten av den analyserade arvsmassan visade sig komma från bakterier, svampar och andra jordlevande organismer som hamnat i fossilet. Bara 0,1 procent av arvsmassan kom från paleontologer och andra människor som hanterat fossilen. Närmare 6 procent kom från grottbjörnarna själva, och med dagens effektiva metoder för att avläsa DNA kan det räcka för att ta fram en stor del av grottbjörnens totala genetiska kod.

Tekniken bygger på samma grundidé som Svante Pääbo använde för att isolera DNA från mumien i Uppsala för över 20 år sedan, innan genkopiatorn var uppfunnen. Den avgörande skillnaden är att det nu har blivit praktiskt möjligt att avläsa enorma mängder genetisk information.

Trots den tekniska utvecklingen återstår stora problem. Neandertalben är, som sagt, fulla av DNA-spår från moderna människor, och eftersom vi förmodligen har stora genetiska likheter med våra utdöda släktingar blir det svårt att skilja föroreningarna från äkta neandertal-DNA.

– Det bästa vore om någon skulle hitta nya neandertalben och direkt stoppade dem i en steril påse, säger Svante Pääbo.

Paleontologer från hans eget institut som gör utgrävningar i Frankrike har lovat att hjälpa till om de skulle hitta något intressant.

En annan möjlighet är att sortera bort alla långa DNA-bitar från den genetiska analysen. Äkta neandertal-DNA är äldre än eventuella föroreningar och bör därmed vara nedbrutet i kortare bitar. Ytterligare en möjlighet är att leta efter genvarianter som påminner om mänskliga gener, men som inte finns bland människor i dag.

Det finns gott om forskare som tvivlar på att planen någonsin kommer att lyckas. Svante Pääbo tycker att läget liknar de första årens forskning om forntids-DNA. Han ser möjligheten att studera forntidens biologi på ett nytt sätt. Men han räknar med att projektet kommer att kräva flera års arbete och kosta över 100 miljoner kronor.

– Vi kanske blir tvungna avläsa hela genomet hos en grottbjörn eller något annat djur för att utveckla metoderna innan vi går vidare till neandertalare, säger han.

Bara det skulle vara ett stort genombrott. I så fall blir grottbjörnen världens första utdöda djur som får hela sin arvsmassa kartlagd.