top of page

Verslag van de tweede Kennisdialoog

Ancient DNA en sedaDNA in de Archeologische Monumentenzorg

Hoe snel wetenschappelijke onderzoekstechnieken zich ontwikkelen, en hoeveel belangstelling daarvoor is, bleek 7 december jl. tijdens de tweede kennisdialoog die SIKB en RCE verzorgden. Een nieuwe fysieke bijeenkomst in de opmaat naar de in 2024 operationeel wordende ‘Gouden Gids’,  een gebruikersvriendelijk portaal voor archeologen en natuurwetenschappers om elkaar te vinden: www.vindhetverleden.nu.   

1_edited.jpg
Inleiding

Na een succesvolle eerste kennisdialoog in juni van dit jaar, over isotopen en micromorfologie (zie het verslag), verzorgde de SIKB samen met de RCE een tweede kennisdialoog. Ditmaal werd dieper ingegaan op de mogelijke toepassingen van aDNA (ancient DNA) en sedaDNA (sedimentary ancient DNA) binnen het Nederlandse werkveld van de Archeologische Monumentenzorg. De basis van DNA-onderzoek ligt in de variatie van de exacte code van vier bouwstenen (A, T, C en G), die bij elk organisme opgeslagen ligt in zowel de kernen van cellen (celkern DNA) alsook in de ‘energiefabriekjes’ van diezelfde cellen, de mitochondriën (mitochondriaal DNA).

 

Net als de vorige kennisdialoog werd deze ochtend georganiseerd binnen het kader van het E-RIHS-project ‘Samen Kennis Maken’. E-RIHS, oftewel European Research Infrastructure for Heritage Science, heeft als hoofddoel om de samenwerking van archeologen met natuurwetenschappelijke onderzoekers te stimuleren en de kennisinfrastructuur te verbeteren, zodat kennis wordt overgedragen, om – uiteindelijk – meer kennis over het verleden te genereren. Het streven is om, zoals Esther Wieringa (SIKB) stelde, samen te komen tot goede verhalen en betekenisvolle archeologie.

 

Gaandeweg krijgt de kennisinfrastructuur binnen E-RIHS voor wat betreft Nederland steeds meer vorm middels de website vindhetverleden.nu, waarbij ‘science detectives’ De Steekproef en BIAX achter de schermen druk bezig zijn met het verzamelen van de eerste content. Op de website worden vraag en aanbod van natuurwetenschappelijke technieken met elkaar verbonden, door een ‘Gouden Gids’ te bieden van relevante onderzoekers, de verschillende technieken alsook van inspirerende case studies uit de dagelijkse praktijk. Deze achtergrond werd als inleiding op deze tweede kennisdialoog toegelicht door Esther Wieringa met input van Liesbeth Theunissen (RCE). Naar de presentatie >

 

Onder begeleiding van Dana Kooistra (Bewustzijn in Bedrijf) was ook deze tweede kennisdialoog opgezet als een informele, open bijeenkomst, die alle deelnemers uitnodigde om vragen te stellen en met zowel de sprekers als met elkaar in dialoog te gaan. Dit zorgde voor een ontspannen sfeer in de zaal tijdens de lezingen en de daaropvolgende workshops.

 

DNA up-to-date. Ontwikkelingen bij DNA-onderzoek op archeologische menselijke resten.
Door Eveline Altena (Leids Universitair Medisch Centrum)

Eveline scheen in haar bijdrage licht op de revolutionaire ontwikkelingen die de afgelopen jaren hebben plaatsgevonden wat betreft menselijk aDNA, met name wat betreft het kunnen uitlezen van alle informatie die samenhangt met het humane genoom: ging men eerder handmatig te werk met iets meer dan een dozijn kenmerken, in een tijdsbestek van vijf tot tien jaar hebben grote sprongen in bio-informatica ertoe geleid dat het genoom op bijna anderhalf miljoen datapunten kan worden bekeken. Daarmee is het bijvoorbeeld recent mogelijk geworden om verwantschap van menselijke individuen tot op de negende graad te bepalen. Het uitlezen van een DNA-monster gebeurt ofwel door alles te bekijken (shotgun sequencing), ofwel door in te zoomen op een specifiek organisme (capture target enrichment)

2_edited.jpg

De vraagstellingen waaraan Eveline en haar collega’s kunnen bijdragen hebben te maken met geslachtsindicatie, biologische verwantschap, genetische afkomst, sociale processen, structuren en mobiliteit/migratie en paleo-epidemiologie. Wat betreft die laatste gaat het dan om (aanleg voor) genetische aandoeningen, het microbioom en pathogenen in het lichaam, (natuurlijke) selectie en de co-evolutie van mensen en pathogenen. Zoals Eveline mooi samenvatte zijn wij niet alleen een compilatie van al onze voorouders, maar ook een gemeenschap op onszelf door de micro-organismen in ons lichaam. Om daadwerkelijk antwoorden te kunnen geven op de vele vragen waar de inzet van humaan aDNA-onderzoek inzicht kan bieden, is het wel van groot belang dat het bemonsteren gebeurt door de juiste onderdelen van een menselijk skelet te verzamelen (liefst gebitselementen of het rotsbeen in de schedel) en contaminatie met hedendaags DNA te minimaliseren. Dit laatste is iets waarbij Eveline kan zorgen voor DNA-vrije plastic buizen. Voorts is een vriezer voor opslag bij -200 geschikt, ook voor langetermijnopslag. Analyse van een individu voor een geslachtsindicatie kost circa € 1.000,-. Naar de presentatie >

Dialoog met Eveline
De deelnemers gingen voorts met elkaar en Eveline in gesprek over humaan aDNA, op basis van de volgende vragen en antwoorden:

 

Waar zie je toepassingen voor de nieuwe mogelijkheden in je eigen werk (in een ideale situatie, los van budgettaire mogelijkheden)?

  • Hetzelfde doen, maar dan met dierlijk materiaal, ten behoeve van geslachtherkenning, handel/migratie van dieren, populaties, rassen en soorten;

  • Interessant zijn die migratiepatronen en hoelang die zichtbaar zijn, soms generaties later; 

  • DNA gebruiken om onbekende piloten/soldaten te herleiden/checken;

  • Maasdal: aangespoeld botmateriaal onderzoeken;

  • Sites gedefinieerd door crematies (die tot nu toe niet onderzocht kunnen worden omdat DNA niet van warmte houdt);

  • Loopt introductie van gedomesticeerde planten en dieren gelijk met introductie van menselijke genomen?

  • Zo compleet opgegraven of op te graven grafveld bemonsteren. In Deventer is bijv. een groot middeleeuws grafveld opgegraven. Meerdere individuen hebben pathologieën die men verder uit zouden willen zoeken, zoals mogelijk syfilis, maar waarbij geen schedels beschikbaar zijn. Ook zou men verwantschapsonderzoek bij meerdere individuen in één stenen grafkist en twee stenen grafkisten op elkaar willen uitvoeren: zijn ze familie?

Wat zou je aan de spreker terug willen geven en/of vragen vanuit jouw kennisgebied?

  • Op basis van welke selectiecriteria zou je samples kiezen uit een populatie/grafveld?

  • In hoeverre zijn open ‘datastandaarden’ een issue binnen dit onderzoeksgebied (ook op internationaal vlak?)?

  • Blijft het Y-chromosoom door alle generaties heen onveranderd? Kun je dan één of meer ‘oervaders’ herkennen?

  • Wat verwacht je dat in de toekomst nog mogelijk wordt, bijvoorbeeld ten aanzien van menselijke crematieresten?

  • Wordt herkomstbepaling zekerder naarmate je verder in de tijd teruggaat (want minder gemengd DNA)?

  • Wat is de waarde van DNA-onderzoek bij een enkel of geïsoleerd gelegen individu?

  • Kan je DNA uit corrosielagen halen?

  • Wat zijn de ideale bewaaromstandigheden van menselijke botmateriaal om later DNA onderzoek te doen?

  • Hoe groot is de capaciteit van de laboratoria? Kunnen we massaal monsters gaan inleveren?

  • Zou de verwachte migratie van de Hanze in de populatie van het grafveld in Deventer terug te vinden zijn?

  • Is het voor pathogeen DNA-onderzoek (bijv. syfilis) mogelijk zijn ziektes te vinden op niet-aangedane botten?

  • Kun je DNA monsters ‘waarderen’ (uitlezen) en info opslaan voor latere analyse, of DNA monsters stabiel opslaan voor later gebruik?

    Naar de presentatie >

 

Wat kan het sedaDNA in oude bodemlagen ons leren?
Door Arjen de Groot (Wageningen Universiteit)

Arjen maakte tijdens de kennisdialoog inzichtelijk wat sedaDNA kan betekenen voor hedendaags – en toekomstig – archeologisch onderzoek. Ook sedaDNA is een vorm van aDNA, maar is gericht op het analyseren van kleine organismen, intacte losse cellen en vrije DNA-moleculen in bodemlagen. De techniek is bedoeld als aanvulling op bestaande archeozoölogische en archeobotanische methoden, zodat zij elkaar versterken in zowel detailniveau alsook type informatie, met als doel om soorten en eventueel rassen, individuen en voorouders in kaart te brengen. Zo kunnen sedaDNA, macrofossielen en pollen van planten gezamenlijk een bijzonder compleet beeld geven, terwijl er bij afzonderlijk gebruik gaten kunnen vallen in de gewenste informatie.

 

Onderzoek naar sedaDNA is de afgelopen jaren sterk gestegen in focus en reikwijdte, van een nederig begin naar flora en fauna in permafrostcondities tot ecologische reconstructies van meerbodems en recentelijk ook grotten. De grootste hordes die daarbij genomen moeten worden zijn wederom het gevaar van contaminatie, waardoor de bemonstering nog nauwer luistert dan bij menselijk aDNA, maar ook degradatie door warme en vochtige bodems. Beide factoren zorgen ervoor dat het opschonen van DNA-monsters resulteert in (veel) minder te analyseren materiaal. Wat betreft bemonstering blijken pollenbakken, die vaak toch al geslagen worden tijdens archeologisch onderzoek, bijzonder goed bruikbaar voor sedaDNA. Wageningen Universiteit voert bemonstering nu nog zelf uit met haar experts, maar er gaat binnenkort getest worden met instructies voor veldarcheologen om zo de onderzoekscapaciteit mettertijd te kunnen verhogen. Naar de presentatie >

3.png
Dialoog met Arjan
Ook met Arjan gingen de deelnemers in gesprek na een brainstorm met elkaar:

 

Waar zie je toepassingen voor de nieuwe mogelijkheden in je eigen werk (in een ideale situatie, los van budgettaire mogelijkheden)?

  • Aanvullende info t.o.v. bestaande botanische/zoölogische info, mits taphonomie bekend;

  • Inzet citizen science;

  • Monsters uit pollenbakken zijn heel praktisch en goed toe te passen;

  • Uitbreiding onderzoeksmogelijkheden naar voeding en domesticatie;

  • Zeer boeiend om eventuele ‘gaten’ in de kennis aan te vullen, dus als aanvulling. Het complementair zijn met andere methoden is top;

  • Laklagen in alluviale context;

  • Militaire sites (latrines bijvoorbeeld);

  • Vulling van objecten zoals bijvoorbeeld flessen: wat was de oorspronkelijke inhoud?

  • Specifieke sporen, waarvan op basis van (het ontbreken van) vondsten de functie niet bepaald kan worden;

  • Geen info over relatieve hoeveelheid, dus geen vegetatiereconstructie?

  • Meer info over ongewervelde dieren;

  • Past goed in al bestaande onderzoeksmethoden (onderzoeksvragen, pollenbakken);

  • Horizontale verdeling in het gebruik van woonstalhuizen.

 

Wat zou je aan de spreker terug willen geven en/of vragen vanuit jouw kennisgebied?

  • Werk veel samen met andere disciplines om je eigen proxy te testen

  • Wat is het verschil tussen environmental DNA (eDNA) en sedaDNA?

  • Hoe omgaan met capaciteitsissue bij de DNA-onderzoekers? Bulkonderzoek mogelijk?

  • Mogelijk om ‘naaste laten’ te analyseren op samenstelling?

  • Een leidraad of beslisboom voor DNA-onderzoek zou heel fijn zijn;

  • Is er zicht op een Europese/globale DNA-database, net als bij zaden?

  • Kun je kwantitatieve uitspraken doen? Dus over de hoeveelheid van aanwezige typen / organismen?
    Is de conservering van DNA verschillend bij verschillende organismen? 

  • Herkomst assemblage (tafonomie) is super belangrijk;

  • Compleetheid referentiedatabase belangrijk;

  • Contaminatie kan ook oud zijn!

  • Wat is de contaminatie van grondwaterstromingen en andere post-depositionele processen? 

  • Als bot te sterk gedegradeerd is voor aDNA, kan sedaDNA dan nog informatie opleveren?

  • Als pollen niet meer geconserveerd zijn, is sedaDNA dan wel bewaard gebleven?

  • Hoe zit het met veen?

  • Omdat er geen bulkonderzoeken worden uitgevoerd zouden monsters opgeslagen kunnen worde in depots, maar er zou misschien wel een database moeten komen zodat je weet wat en waar monsters zijn opgeslagen.

 

Lessons learned

Tijdens de workshops en navolgende plenaire dialogen bleek dat het verankeren van DNA-onderzoek binnen de AMZ van wezenlijk belang is, wil het archeologische veld er meer mee kunnen doen in de dagelijkse praktijk. Zo zou de wijze van monstername en bijbehorende inhuur van experts standaard opgenomen moeten worden in het Programma van Eisen bij gravend onderzoek. Uiteraard zijn ook de kosten van DNA-onderzoek en het daarmee samenhangende opdrachtgeverschap essentieel voor de slagingskans. Daarnaast is er een grote rol weggelegd voor depots: zeker als er meer DNA- monsters genomen gaan worden die niet (direct) uitgewerkt gaan worden is opslag hiervan uiteraard wel nodig in de depots, iets waarover goede afspraken moeten worden gemaakt.

 

Terugblik

Zowel sprekers als deelnemers voelden zich uitgenodigd om actief met elkaar van gedachten te wisselen en kwamen zo op toepassingen – reeds binnen handbereik of als nabije toekomstmuziek – voor onderzoek naar aDNA en sedaDNA waar men op voorhand niet aan zou hebben gedacht. Al met al was ook deze tweede kennisdialoog een groot succes, in termen van interactie en het gevoel in openheid te kunnen discussiëren over innovatieve onderzoekstechnieken.
 


Presentaties:

1  L. Theunissen & E. Wieringa E-RIHS en Vindhetverleden.pdf

2  Introductie DNA.pdf

3  Presentatie E. Altena RUL human DNA.pdf

4  Presentatie A. DeGroot WUR kennisdialoog sedaDN.pdf

bottom of page