Генетический анализ образцов тканей мумий, найденных в Перу

Отчет по результатам генетического анализа образцов тканей мумий, найденных в Перу. Данный отчёт подготовлен в ноябре 2018 года.

Исполнители

CEN4GEN labs (6756 – 75 Street NW Edmonton, AB Canada T6E 6T9) – подготовка и секвенирование образцов.
ABRAXAS BIOSYSTEMS S.A.P.I. DE C.V. (Мексика) – компьютерный анализ данных.

После предварительного анализа на качество из 7 представленных образцов были отобраны 3 образца для последующего анализа.

Образцы для анализа

Обозначение	Оригинальное название	Условное имя	Рисунок
Ancient-0002	Neck Bone Med Seated 00-12 Victoria 4	Виктория	Рис.3.117
Ancient-0003	1 Hand 001	Отдельная рука с 3 пальцами	Рис.3.118
Ancient-0004	Momia 5 — DNA	Виктория	Рис.3.117

Для этих образцов были выполнены следующие операции:

Извлечение ДНК.
Проверка качества ДНК.
Мультиплицирование ДНК.
Создание библиотеки ДНК.
Секвенирование ДНК.
Формирование очищенных секвенированных данных.
Контроль качества.
Предварительных анализ наложением ДНК ридов на геном человека.
Анализ для выделения коротких ридов ДНК типичных для древних ДНК.
Наложение ДНК ридов Ancient0003 на имеющиеся библиотеки генома человека.
Митохондриальный анализ для обнаружения вариантов D-петель и других информативных участков для определения митохондриальных гаплотипов.
Определение половой принадлежности образцов Ancient0003.
Выявление возможных посторонних организмов в образцах.
Анализ баз данных ДНК для выявления сходства с известными организмами.

Рис.3.117. Извлечение образцов из шеи Виктории

Для выявления возможных типов организмов, присутствующих в образцах Ancient0004 и Ancient0002 (Виктория) был проведен геномный ДНК скетчинг DNA sketching (Ondov et al., 2016), в котором используется сопоставление групп коротких фрагментов, k-mers, с доступными базами данных. Был использован программный пакет BBTools software.

Были проверены следующие организмы:

Bacteria.
Virus.
Plasmids.
Phages.
Fungi.
Plastid.
Diatoms.
Human.
Bos Taurus.
H penzbergensis.
PhaseolusVulgaris.
Mix2: Label for the following genomes:
- Lotus japonicus chloroplast, complete genome.
- Canis lupus familiaris cOR9S3P olfactory receptor family 9 subfamily S pseudogene (cOR9S3P) on chromosome 25.
- Vigna radiata mitochondrion, complete genome.
- Millettia pinnata chloroplast, complete genome.
- Curvibacter lanceolatus ATCC 14669 F624DRAFT_scaffold00015.15, whole genome shotgun sequence.
- Asinibacterium sp. OR53 scaffold1, whole genome shotgun sequence.
- Bacillus firmus strain LK28 32, whole genome shotgun sequence.
- Bupleurum falcatum chloroplast, complete genome.
- Alicycliphilus sp. B1, whole genome shotgun sequence.
- Bacillus litoralis strain C44 Scaffold1, whole genome shotgun sequence.
- Chryseobacterium takakiae strain DSM 26898, whole genome shotgun sequence.
- Paenibacillus sp. FSL R5-0490.
- Bacillus halosaccharovorans strain DSM 25387 Scaffold3, whole genome shotgun sequence.
- Rhodospirillales bacterium URHD0017, whole genome shotgun sequence.
- Bacillus onubensis strain 10J4 10J4_trimmed_contig_26, whole genome shotgun sequence.
- Radyrhizobium sp. MOS004 mos004_12, whole genome shotgun sequence.
- Bacillus sp. UMB0899 ERR1203650.17957_1_62.8, whole genome shotgun sequence.
Vertebrates: Label for the following genomes:
- Amblyraja-radiata_sAmbRad1_p1.fasta.
- bStrHab1_v1.p_Kakapo.fasta.
- bTaeGut1_v1.p_ZebraFinch.fasta.
- GCA_000978405.1_CapAeg_1.0_genomic_CapraAegagrus.fna.
- GCA_002863925.1_EquCab3.0_genomic_Horse.fna.
- GCF_000002275.2_Ornithorhynchus_anatinus_5.0.1_genomic.fna.
- GCF_000002285.3_CanFam3.1_genomic.fna.
- Macaco_GCF_000772875.2_Mmul_8.0.1_genomic.fna.
- rGopEvg1_p1_Gopherus_evgoodei_tortuga.fasta.
Protozoa.

Рис.3.118. Изображение и рентгенограмма двух трехпалых рук

После всех фильтров было получено 27974521 ридов для Ancient0002 и 304785398 ридов для Ancient0004. Это показывает, что 27% ДНК из образца Ancient0002 и 90% ДНК из образца Ancient0004 не может быть идентифицировано с анализированными образцами ДНК организмов из доступных баз данных.

Следующий этап анализа был выполнен при помощи программ megahit v1.1.3 (Li et al., 2016). Был получен следующий результат:

Ancient0002: 60852 contigs, total 50459431 bp, min 300 bp, max 24990 bp, avg 829 bp, N50 868 bp, 884,385 (5.39%) assembled reads.
Ancient0003: 54273 contigs, total 52727201 bp, min 300 bp, max 35094 bp, avg 972 bp, N50 1200 bp, 20,247,568 (65.69%) assembled reads.

Результат анализа представлен на рисунке.

Рис.3.116. Соотношение классифицированных ридов для 28073655 ридов Ancient0002 (верхний граф) и 25084962 ридов Ancient0004 (нижний граф) в сравнении с базой 34904805 ДНК, представляющей 1109518
таксономических групп

Заключение

В результате проведенного анализа было показано отсутствие соответствия образцов Ancient0002 и Ancient0004 (Виктория) геному человека, в то время как образец Ancient0003 хорошо соответствует человеческому.

Комментарий Короткова К.Г.

Отметим, что трехпалая рука принадлежала большому существу, сопоставимому по размеру с Марией, и полученный результат соответствует результату ДНК анализу Марии. Виктория является представителем «маленьких существ», и полученный результат показывает, что их ДНК не соответствует никаким современным земным существам. Естественно, мы не имеем данных о древних существах, исчезнувших за миллионы лет.

Ссылки

Corvelo, A., Clarke, W. E., Robine, N., & Zody, M. C. (2018). taxMaps: comprehensive and highly accurate taxonomic classification of short-read data in reasonable time. Genome Research, 28(5), 751–758.
Gamba, C., Hanghøj, K., Gaunitz, C., Alfarhan, A. H., Alquraishi, S. A., Al-Rasheid, K. A. S., … Orlando, L. (2016). Comparing the performance of three ancient DNA extraction methods for high-throughput sequencing. Molecular Ecology Resources, 16(2), 459–469.
Huang, W., Li, L., Myers, J. R., & Marth, G. T. (2012). ART: a next-generation sequencing read simulator. Bioinformatics , 28(4), 593–594.
Li, D., Luo, R., Liu, C.-M., Leung, C.-M., Ting, H.-F., Sadakane, K., … Lam, T.-W. (2016). MEGAHIT v1.0: A fast and scalable metagenome assembler driven by advanced methodologies and community practices. Methods , 102, 3–11.
Ondov, B. D., Treangen, T. J., Melsted, P., Mallonee, A. B., Bergman, N. H., Koren, S., & Phillippy, A. M. (2016). Mash: fast genome and metagenome distance estimation using MinHash. Genome Biology, 17(1), 132.
Schubert, M., Ermini, L., Der Sarkissian, C., Jónsson, H., Ginolhac, A., Schaefer, R., … Orlando, L. (2014). Characterization of ancient and modern genomes by SNP detection and phylogenomic and metagenomic analysis using PALEOMIX. Nature Protocols, 9(5), 1056–1082.
Weissensteiner, H., Forer, L., Fuchsberger, C., Schöpf, B., Kloss-Brandstätter, A., Specht, G., … Schönherr, S. (2016). mtDNA-Server: next-generation sequencing data analysis of human mitochondrial DNA in the cloud. Nucleic Acids Research, 44(W1), W64–W69.
Zhang, J., Kobert, K., Flouri, T., & Stamatakis, A. (2014). PEAR: a fast and accurate Illumina Paired-End reAd mergeR. Bioinformatics , 30(5), 614–620.

Материалы предоставлены Константином Георгиевичем Коротковым (доктор технических наук, профессор, Университет Информационных Технологий, Механики и Оптики) и Дмитрием Владиславовичем Галецким (кандидат медицинских наук, Первый Санкт-Петербургский Государственный Медицинский Университет им. И.П. Павлова) специально для сайта «Мир тайн».

Другие статьи по теме: