"Purukumin" pala piileskeli tuhansia vuosia tanskalaisen vuonon pohjalla, kunnes se tuli päivänvaloon vuonna 2015.
Pieni mustanruskea tökötin eli koivuntuohitervan pala löydettiin Lollandista, kun siellä tehtiin kaivauksia Fehmarninsalmen alittavan maa- ja rautatietunnelin rakentamiseksi. Tököttipala on sittemmin analysoitu tarkkaan, ja vuonna 2019 siitä saatiin irti niin paljon dna:ta, että siitä voitiin lukea koko sitä pureskelleen yksilön genomi eli perimä.
Tököttiä jauhanut ja sen laguunin pohjalle sylkäissyt henkilö oli ollut tyttö tai nainen. Arkeologit antoivat hänelle nimeksi Lola, ja hänelle hahmoteltiin myös kasvot.
Lolalla oli siniset silmät ja ruskeat hiukset. Hän oli syönyt sinisorsaa ja hasselpähkinöitä, ja hänen ihonsa oli tummempi kuin keskivertotanskalaisella nykyisin. Radiohiiliajoituksen perusteella hän eli 5 700 vuotta sitten.
Lola polveutui seudulle etelästä päin vaeltaneesta väestöstä. Pitkään on pohdittu sitä, miten siirtyminen viljelyyn seudulla tapahtui. Lolan "tököttipurukumi" eli purupihka paljastaa muutoksen vähittäiseksi: metsästäjä-keräilijät ovat ehkä jatkaneet elämistä seudulla pieninä ryhminä, kun ympärillä olevat ovat mullistaneet perinteisen elämäntyylin alkamalla viljellä maata.
Tökötti avaa näkymiä menneeseen
Tökötti oli kivikauden yleisliimaa, ja sillä muun muassa kiinnitettiin nuolenkärjet varsiin. Lisäksi sillä on ilmeisesti myös korjattu saviruukkuja, tiivistetty veneitä ja kyllästetty nahkoja.
Tieto tästä sai tutkijana Kööpenhaminan yliopiston Globe-instituutissa toimivan bioarkeologi Theis Jensenin selvittämään, voisiko tästä tököttipalasta löytyä dna:ta. Hän oli jo aiemmin nähnyt Ruotsista ja Tanskasta kaivauksista löytyneitä vastaavia purupihkapaloja ja pohtinut, voisivatko ne sisältää dna:ta, mutta hänellä ei ollut ollut mahdollisuuksia selvittää asiaa. Nyt selvisi, että purupihka sisälsi dna:ta enemmän kuin oli osattu edes kuvitella.
Samoihin aikoihin, kun Lollandin tököttipala löytyi, myös Ruotsissa Uppsalan yliopistossa ja Norjassa Oslon yliopistossa oli saatu sama idea. Viime vuonna Uppsalassa ja Oslossa oli julkaistu kolmen purupihkanpalan dna-analyysit. Analysoidut palat olivat noin 10 000 vuoden ikäisiä. Ruotsalaiset eivät olleet tosin löytäneet kylliksi dna:ta koko genomin avaamiseen.
Tököttiä on ilmeisesti pureskeltu sen pehmittämiseksi ennen käyttöä. Sitä on ehkä myös pureskeltu hampaiden puhdistamiseksi ja hammassäryn lievittämiseksi. Monista tököttipaloista on löydetty myös lasten hampaiden jälkiä, mikä voi viitata siihen, että lapset auttoivat tökötin pehmittämisessä.
Tanskasta löydetty tököttipala sisälsi pureskelijan koko perimän lisäksi suun bakteerien ja virusten dna:ta ja ruoanjäänteitä. Vaikka purupihka olisi hyvin vanhaa, siitä voidaan saada selville hyvin paljon erilaisia asioita, sillä arkeo- ja paleogenetiikassa on nykyisin käytössä yhä tarkempia ja edullisempia tekniikoita ja laitteita.
Tököttiä saadaan koivuntuohesta tislaamalla eli kuumentamalla sitä pitkään tiiviissä astiassa. Kun tisle jäähtyy, se kovettuu. Lolan tapauksessa purupihkaan ei ole jäänyt vain hänen omaa dna:taan sisältävää sylkeä, vaan myös jälkiä bakteereista ja viruksista, jotka kertovat hänen terveydestään, sekä ruokaa, jota hän oli nauttinut juuri ennen purupihkan pureskelua.
Lolan perimä viittaa alueen alkuperäiseen metsästäjä-keräilijäväestöön. Tämä on ensimmäinen kerta, kun on onnistuttu kartoittamaan sellaisen ihmisen perimä, joka on elänyt silloin, kun viljely saapui Tanskaan.
Muinais-dna:ta sisältävää materiaalia ei ole vaikea löytää, mutta sitä on harvoin riittävästi koko perimän selvittämiseksi. Se yleensä edellyttää, että dna:ta eristetään hampaista tai muista luista.
Tanskalaiset ovat onnistuneet ensimmäisinä eristämään dna:ta kylliksi koko genomin kokoamiseen muusta kuin ihmisperäisestä materiaalista.
Tökötti hylkii vettä
Purupihkan pala löydettiin Syltholmista kuivuneen vuonon pohjalta, jota tutkittiin arkeologisesti Fehmarninsalmen tunnelihankkeen vuoksi. Salmeen on määrä upottaa tunneli, joka yhdistää Lollandin saaren Saksaan. Alueella on tehty aiemmin runsaasti kivikautisia löytöjä, mutta sieltä ei ole löydetty ihmisen jäännöksiä.
Purupihka antaa toivoa siitä, että niissäkin kaivauksissa, joissa ei löydetä hiuksia, hampaita tai muita luita, voidaan löytää ihmisen dna:ta materiaaleista, joita ihminen on käsitellyt. Tökötin lisäksi arkeologit ovat kiinnostuneita myös myöhemmillä aikakausilla yleisistä materiaaleista, kuten mehiläisvahasta, jota keskiajalla käytettiin kolikoiden, veistosten ja sinettien valumuottien valmistuksessa.
Odotukset ovat korkealla, sillä sekä mehiläisvahaa että tököttiä on löydetty suuria määriä. Theis Jensenin mukaan kivikautisilla asuinpaikoilla saattaa olla tuhansia purupihkanpaloja, jotka vastedes ovat aiempaa kiinnostavampia.
"Materiaali on hydrofobista, joten siihen ei pääse tunkeutumaan vettä, ja se on myös antiseptista ja tappaa ympäristön bakteereja. Syltholmissa olosuhteet tökötin säilymiselle olivat ihanteelliset. Purupihka oli painunut tiiviisti viileään mutaan”, Jensen kertoo.
Tanskasta löytyneestä purupihkanpalasta saatiin eristettyä kokonainen ihmisen genomi ja osia suun bakteerien, virusten ja ruoka-aineiden perimästä. Näin suuren tietomäärän saaminen "muinaispurukumista" on mahdollista geenitutkimuksessa yleisesti tapahtuneiden edistysaskelien ansiosta.
Arkeo- ja paleogenetiikalla on käytössään koko ajan tarkempia ja edullisempia menetelmiä. Uuden sukupuolven sekvensointitekniikka NGS, joka tuli käyttöön noin 15 vuotta sitten, antaa mahdollisuuden uuttaa yhä enemmän tietoa hyvinkin pienistä dna:n pätkistä nopeasti ja edullisesti, vaikka ennen isostakin dna-määrästä irtosi vain suhteellisen vähän dataa.
Siniset silmät
Dna paljastaa, että purupihkan pureskelija oli nainen. Hänellä on hyvin todennäköisesti ollut siniset silmät, tumma iho ja ruskeat hiukset. Hän on polveutunut keskieurooppalaisista keräilijä-metsästäjistä. Koko ihmisen perimää ei ole ennen saatu eristettyä ei-ihmisperäisestä materiaalista.
Lola söi sorsaa
Hampaiden välissä ja syljessä oli jälkiä Lolan ravinnosta, ja niistäkin oli jäänyt dna:ta purupihkaan. Siihen oli siten tallentunut pysäytyskuva esihistoriallisen ihmisen ravinnosta.
Purupihka säilytti tietoa suuhygieniasta
Tököttiin oli jäänyt merkkejä 40:stä suuontelossa elävästä mikrobista. Esihistoriallisen ihmisen suun mikrobiomista ei ole aiemmissa tutkimuksissa saatu näin selkeää käsitystä.
On siis useita selityksiä sille, miten purupihka on voinut säilyttää näin paljon ihmis-dna:ta ja niin paljon jälkiä mikrobeista, joista tunnistettiin kaikkiaan 40 erilaista. Useimmat niistä tunnetaan hyvin ja ne ovat vaarattomia suun ja hengitysteiden bakteereja, mutta jokin bakteerit voivat olla haitallisia, mikäli immuunijärjestelmän toiminta on heikentynyt.
Tutkijat löysivät merkkejä esimerkiksi keuhkokuumeeseen nykyisin yhdistettävästä streptokokkityypistä, Epsteinin-Barrin herpesviruksesta, joka voi aiheuttaa mononukleoosia, ja ientulehdusta aiheuttavasta bakteerista.
Hammaskivi arkistoi mikrobit
Mikrobeilla on tärkeä merkitys terveydelle ja sairastumiselle. Siksi jotkut tutkijat ovat kiinnostuneet nimenomaan ihmisen, ravinnon ja mikrobien suhteen kehittymisen tutkimisesta.
Yksi heistä on professori Christina Warinner, joka työskentelee arkeogenetiikan osastolla Max Planck -instituutissa Saksassa. Hän tutkii mikroskooppisia ja biomolekylaarisia jälkiä ravinnosta ja muinaisen hammaskiven, ulosteen ja ruukunsirpaleiden mikrobeja.
Purupihkapala sisältää Warinnerin mukaan sattumanvaraisen otannan suun bakteereista aivan kuin vanupuikko, jolla on pyyhkäisty elävän ihmisen posken sisäpuolta.
Aiemmin on tutkittu erityisesti hammaskiveä, joka säilyttää pitkään tiedon suuontelossa oleskelleista mikrobeista. Hammaskivi ei kuitenkaan kerro, mitkä mikrobeista ovat vaikuttaneet suussa yhtä aikaa. Siitä ei saada samanlaista pysäytyskuvaa kuten purupihka-analyysista.
Purupihka antaakin uutta tietoa esivanhempiemme suun mikrobien yhteisvaikutuksesta, ja Warinnerin mukaan kiinnostavaa on etenkin se, että siitä on löydetty myös jälkiä viruksista, jootka yleensä hajoavat nopeasti.
Warinner on hiljattain yrittänyt löytää dna:n jäännöksiä fossiilistuneista kasvien varsista, joita esihistorialliset ihmiset ovat pureskelleet nykyisen Yhdysvaltojen alueella, mutta hän ei ole toistaiseksi onnistunut siinä. Eri puolilla maailmaa ihmiset ovat kuitenkin pureskelleet erityyppisiä kasveja niin, että molekyylibiologeilla riittää vielä työsarkaa niiden tutkimisessa.
Jää alkoi vetäytyä
Jää alkoi vetäytyä noin 12 000 vuotta sitten. Varhaisimmat merkit ihmisistä Skandinaviassa ovat 11 700 vuotta vanhoja. Tuohon aikaan mannerjää oli kutistunut niin paljon, että Norjan länsirannikko oli jo jäätön.
Asuttajat saapuivat ensin etelästä
Skandinavian pioneeriasuttajat eli ensimmäiset alueen metsästäjä-keräilijät tulivat etelästä ja vaelsivat nykyisen Tanskan ja, Ruotsin halki ja Norjan perukoille länsirannikkoa pitkin. Lola oli yksi saapuneiden jälkeläisistä.
Väkeä saapui myös pohjoisesta
Pian Skandinaviaan vaelsi väkeä myös nykyisen Venäjän alueelta koillista reittiä mannerjään laitaa seuraillen. Tämä selviää seitsemän Norjasta, Ruotsista, Liettuasta ja Venäjältä löydetyn metsästäjä-keräilijän esineistä ja dna:sta tehdyistä analyysista.
Itäiset ja läntiset geenit sekoittuivat
Piirakkakaaviot osoittavat tutkittujen yksilöiden perimän jakauman. Länsi- ja Keski-Euroopan metsästäjä-keräilijöiden geenit ovat keltaisia ja itäeurooppalaiset metsästäjä-keräilijöiden punaisia. Lolalla oli vain etelästä tulleiden geenejä. Neula kartalla osoittaa purupihkan löytöpaikan.
Lola saattoi olla viimeinen metsästäjä-keräilijä
Lolan purupihka kiinnostaa myös väestötutkimukseen perehtyneitä geenitutkijoita. Norjassa ja Ruotsissa vuonna 2018 tehty metsästäjä-keräilijöiden geenitutkimus osoitti, että Skandinavia sai ehkä viime jääkauden jälkeen noin 12 000 vuotta sitten asukkaita kahdesta eri ilmansuunnasta.
Väestöä saapui etelästä Tanskan kautta tai koillisesta, missä metsästäjä-keräilijät vaelsivat Suomen halki ja levittäytyivät sitten Skandinavian niemimaalle. Reitit näkyvät erilaisina geenivariantteina, jotka ovat tyypillisiä joko länsieurooppalaisille metsästäjä-keräilijöille WHG:lle (Western Hunter-Gatherer) tai itäeurooppalaisille metsästäjä-keräilijöille EHG:lle (Eastern Hunter-Gatherer).
Lolalla ei ollut lainkaan EHG-perimää.
Lolan dna oli kiinnostava, koska se antaa uutta tietoa siitä, kuinka nopeasti ja miten siirtyminen viljelyyn tapahtui. Hänellä ei ollut jälkeäkään ensimmäisten viljelijöiden perimästä, vaikka Tanskassa harjoitettiin todistetusti viljelyä jo 300 vuotta ennen Lolan elinaikaa.
Tämä sopii uudehkoihin teorioihin siitä, että pyyntielinkeinon vaihtuminen viljelyksi on ollut aiemmin oletettua hitaampi prosessi. Muualta tehdyt löydöt viittaavat nimittäin siihen suuntaan, että pyyntiyhteisöt jatkoivat vuosisatoja rinnakkaiseloa viljelijöiden kanssa. Saattaa olla, että Lola oli yksi kotiseutunsa viimeisistä metsästäjä-keräilijöistä.
Lolan geenit kertovat myös sen, että hän oli laktoosi-intolerantti eli hän ei sietänyt maidon laktoosia. Tämä sopii teoriaan siitä, että laktoosin sietokyky kehittyi ihmisille vasta, kun maito yleistyi ruokavaliossa.
Muinais-dna:n löytöpaikat
Yhdysvaltalainen piippu: todiste orjakaupan reiteistä
Yli 200 vuotta vanha Marylandista Yhdysvalloista löydetty savipiippu sisälsi dna:ta, joka paljasti, että sitä oli polttanut taustaltaan afrikkalainen nainen. Hänen juurensa olivat nykyisen Sierra Leonen tienoilla. Orjakaupan reittien tiedetään ulottuneen Annapoliksesta Marylandista Sierra Leoneen Länsi-Afrikassa. Piippu on siten osa sukujen ja orjuuden historiaa.
Maa: uutta tietoa ihmisen evoluutiosta
Professori ja paleogeneetikko Eske Willerslev Kööpenhaminan yliopiston Globe-instituutista osoitti vuonna 2003, että maaperässä voi olla useita satojatuhansia vuosia vanhaa dna:ta. Saksassa Max Planck -instituutin evolutionaarisen antropologian tutkijat löysivät vuonna 2017 eurooppalaisten ja aasialaisten luolien maaperästä neandertalin- ja denisovanihmisen dna:ta.
Hammaskivi: tietoa terveydestä ja sairauksista
Hampaiden juurikanavista on osattu etsiä muinais-dna:ta pitkään. Hampaiden juureen kertyvä mineralisoitunut plakki eli hammaskivi sisältää myös dna:ta. Siinä voi olla myös jäännöksiä ravinnosta ja suussa olleista eliöistä. Hampaat voivat siten paljastaa sukulaisuussuhteita tai omistajansa terveydentilan.
Proteiinikin kertoo esivanhempien tarinaa
Yksi ainoa pala purupihkaa ei tietenkään oikeasti ratkaise sitä, milloin viimeinen pyyntiyhteisö eli Tanskassa eikä sitä, milloin viljely yleistyi siellä. Lolan dna auttaa kuitenkin omalta osaltaan useiden kysymysten selvittämisessä.
Theis Jensen onkin siksi etsimässä lisää dna:ta purupihkapaloista. Hän on tähän mennessä saanut käsiinsä Tanskasta, Ruotsista, Saksasta, Sveitsistä ja Ranskasta 40 purupihkanpalaa, joista eteläskandinaaviset palat ovat vanhimpia.
Jopa 11 000 vuotta vanha tökötti on peräisin Skandinavian mesoliittisen kivikauden alkuvaiheesta, jolta ei tunneta juuri lainkaan luulöytöjä. PIenet mustat kökkäreet voivat siksi olla dna-tutkijoille kullanarvoisia ja tuoda päivänvaloon lisää yksilöitä esihistorian hämäristä.
Lisäksi tutkijat ovat alkaneet kiinnostua muinais-dna:n lisäksi myös muista biologisista jäännöksistä. Viimeksi molekyylibiologit ovat ottaneet tutkittavaksi proteiinit. Proteiinit nimittäin säilyvät pidempään kuin dna, ja niistä voidaan tunnistaa materiaaleja, eläinlajeja ja sairauksia.
Purupihkaa tutkittaessa proteiinit voivat auttaa vahvistamaan dna-tuloksia ja ehkä antaa vielä laajemman kuvan mahdollisista sairauksista. Proteiinianalyysia on juuri käytetty Syltholmista löydetyn sormuksen tutkimiseen. Materiaali oli rakenteesta päätellen luuta, mutta proteiinianalyysi paljasti sen olevan tarkemmin saksanhirven luuta.
Purupihka ei suinkaan ole ainoa Lollandista esiin kaivettu löytö. Siellä on tehty tuhansia löytöjä, muun muassa kirveitä, jotka on tarkoitus laittaa esille Lolland-Falsterin museoon.
Löytöjen perusteella tutkijat pitävät Lollandin saarta "porttina Eurooppaan". Löytöalue näkyi mantereelle asti, joten sinne pystyi suunnistamaan meren yli. Lola ei suinkaan elänyt silloisen Tanskan laitamilla vaan keskeisellä kohtaamispaikalla.