Co nam mówią stare cmentarzyska, czyli ile możemy dowiedzieć się na podstawie skanowania i analizy ludzkich szkieletów

Projekt Platforma informacyjna e-Czlowiek.pl kierowany przez Błażeja Marciniaka z Pracowni Biobank Uniwersytetu Łódzkiego to pierwsza w Polsce tak szeroko zakrojona akcja digitalizacji zarówno szkieletów człowieka, jak i DNA ludzi. Jest finansowany z grantu Unii Europejskiej „Rolą biobanków jest udostępnianie zgromadzonego materiału biologicznego i danych badaczom. Naukowcy wprawdzie mogliby za każdym razem sami zbierać materiał, ale to czaso-, praco- i kosztochłonne" – wyjaśnia Błażej Marciniak.

Baza znajdująca się pod opieką Pracowni Biobank i Katedry Antropologii Uniwersytetu Łódzkiego dostępna na platformie e-czlowiek.pl jest szczególnie wartościowa dla badaczy. Jedną część kolekcji stanowi bowiem blisko 2,4 tys. szkieletów ludzi żyjących od ok. 4,5 tys. lat p.n.e. po wiek XIX. „Wszystkie pochodzą z jednego mikroregionu: Brześcia Kujawskiego i okolic. Daje to obraz ciągłości przemian biologicznych i kulturowych populacji ludzkich żyjących w jednym miejscu" – wyjaśnia Justyna Karkus. „Kujawy to Polska centralna, więc możemy ją uznać za obszar reprezentatywny dla rdzennej populacji polskiej w okresie objętym naszymi badaniami, czyli od wczesnego średniowiecza po wiek XIX" – mówi prof. Wiesław Lorkiewiczz Katedry Antropologii Uniwersytetu Łódzkiego.

Badacz wylicza też, że z okresu neolitu, czyli 4500–4000 lat p.n.e., w kolekcji znajduje się około 200 szkieletów udostępnionych do badań antropologicznych przez Muzeum Archeologiczne i Etnograficzne w Łodzi „Kolejne będące przedmiotem naszego projektu stanowią część zbiorów pozyskanych głównie podczas badań wykopaliskowych Katedry Antropologii: 200 pochodzi z wczesnego średniowiecza; 1100 z późnego, a 900 z okresu nowożytnego. Najmłodsze szkielety datowane są na z pierwszą połowę XIX w." – dodaje prof. Lorkiewicz. „Jak widać, mamy lukę między neolitem a wczesnym średniowieczem, ale wynika ona z panującego wówczas obrządku ciałopalnego chowania zmarłych".

Prace archeologiczne, w trakcie których wydobyto te szkielety, trwały z przerwami od okresu międzywojennego po lata 90. XX w., obejmując cmentarzyska odkrywane w Brześciu i wokół niego. Badania części stanowisk neolitycznych prowadzone 30 lat temu przez Muzeum Archeologiczne i Etnograficzne były finansowane z grantu Towarzystwa National Geographic. Każde znalezisko określano najpierw nazwą lokalizacji, w której je odkopano, a potem kolejnym numerem porządkowym. Tak na przykład czaszka Fara 183 została znaleziona jako 183. szkielet na cmentarzysku położonym obok kościoła farnego (parafialnego).

Druga część kolekcji, czyli próbki śliny dzisiejszych mieszkańców Polski, została zebrana przy okazji realizacji projektu Rola transporterów oporności wielolekowej w farmakokinetyce i toksykologii. „Udało się nam uzyskać zgodę Komisji ds. Bioetyki Badań Naukowych UŁ na dalsze wykorzystywanie zebranego materiału biologicznego w celach naukowych" – mówi Błażej Marciniak. „Warunkiem była anonimizacja danych. Oznacza to, że nie da się już odtworzyć, kto konkretnie był dawcą danej próbki śliny. Natomiast wiadomo, z jakiego regionu Polski pochodzi badane DNA i kiedy zostało zebrane".

Tak bogate kolekcje już stały się podstawą ciekawych obserwacji, odkryć i publikacji naukowych. Bardzo dobrze ilustrują one także ogólne trendy zmian morfologii szkieletu w tej części Europy. Prof. Lorkiewicz, pokazując badane czaszki, zwraca uwagę na opisywane w literaturze antropologicznej zmiany kształtu ich części mózgowej na przestrzeni wieków. Głowy ludzi z wczesnego średniowiecza były bardziej wydłużone „Do dziś do końca nie wiadomo, co było przyczyną tej zmiany. Czy był to efekt przebudowy czaszki wynikający z odciążenia aparatu żucia, czy też zadziałały tu jakieś inne czynniki selekcyjne warunkujące procesy mikroewolucyjne" – mówi naukowiec.

Joanna Mietlińska i Justyna Karkus opisują z kolei widoczne w morfologii szkieletów przemiany w stanie zdrowia mieszkańców rejonu Brześcia Kujawskiego. „We wczesnym średniowieczu ludzie tu charakteryzowali się większą wysokością ciała, dobrym zdrowiem, rzadkimi przypadkami zaburzeń„ – wyliczają antropolożki. „W późniejszym średniowieczu wysokość ciała się zmniejsza i rośnie częstość występowania chorób. Ten stan utrzymuje się aż do XIX w. Wynika to ze zmian społecznych, jakie zachodziły w tym czasie w całej Polsce. We wczesnym średniowieczu ludzie żyli w znacznie mniejszym zagęszczeniu, a chłopi nie byli tak mocno podporządkowani klasom wyższym jak później. Z czasem pojawiła się pańszczyzna, która narzucała im coraz większe ciężary. Wzrastające zagęszczenie ludności w połączeniu z brakiem higieny sprzyjało zaś rozprzestrzenianiu się zarazków. W efekcie częściej pojawiały się epidemie takich chorób jak cholera. Gdy wprowadzono do uprawy pochodzące z Ameryki Południowej ziemniaki, gwałtownie wzrosła liczba ubytków próchnicowych w zębach. Skrobia z bulw bardziej oblepiała zęby niż ta ze zbóż, a dodatkowo z pożywienia znikły elementy ścierne, które mechanicznie usuwały z nich resztki pokarmu".

Mężczyzna, od którego pochodzi czaszka Fara 183, żył między XV a XVII w. Jego potężna postura i bardzo dobry stan fizyczny wyróżniały go na tle schorowanych i raczej niskich ludzi późnego średniowiecza. „W każdej populacji są osoby o lepszym i gorszym stanie zdrowia" – wyjaśnia Joanna Mietlińska. Kolekcja szkieletów z Brześcia Kujawskiego pozwoliła też wykryć, jakie choroby trapiły ludzi w przeszłości, np. w okresie środkowego neolitu, między 4400 a 2900 rokiem p.n.e. W pracy opublikowanej w 2019 r. badacze z Uniwersytetu Łódzkiego opisują genetyczne markery zakażenia prątkami gruźlicy. „Do niedawna gruźlicę w takich populacjach diagnozowano w oparciu o zmiany chorobowe kości, a to prowadzi czasem do pomyłek" – mówi prof. Lorkiewicz. Z tego powodu szansą wydawały się badania starożytnego DNA oparte na poszukiwaniu sekwencji charakterystycznych dla prątków gruźlicy. „Można je jednak pomylić z pokrewnymi, niechorobotwórczymi bakteriami żyjącymi w glebie, które wniknęły do kości podczas ich zalegania często przez setki lat w jamie grobowej" – wyjaśnia Paulina Borówka z Katedry Antropologii UŁ. Badacze zaproponowali więc metodę opartą na sekwencjonowaniu nowej generacji, która pozwala je od siebie odróżnić. W ten sposób wskazali osoby, które miały kontakt z prątkami gruźlicy, choć nie charakteryzowały się typowymi zmianami chorobowymi występującymi w gruźlicy kości.

Badanie DNA szkieletów z kolekcji stało się też podstawą pracy opublikowanej w 2018 r. przez Scientific Reports. Tym razem badacze sięgnęli po geny nie bakterii, a ludzi. DNA pobrali z 17 szkieletów z okre-su między 4300 a 1900 r. p.n.e. Wtedy to w rejonie Brześcia Kujawskiego rozwijały się społeczności rolnicze, najpierw kontynuujące tradycje pierwszych rolników przybyłych do Europy Centralnej z południa ok. 5,5 tys. lat p.n.e., a następnie tworzące już lokalne jednostki kulturowe. „Ci pierwsi rolnicy oraz ich potomkowie genetycznie wyraźnie różnili się od autochtonicznej ludności zbieracko-łowieckiej rejonu Kujawi Europy w ogóle" – mówi prof. Lorkiewicz.

Obie grupy – rolnicy z jednej strony, łowcy-zbieracze z drugiej – przez setki lat prawdopodobnie egzystowały obok siebie. Badania genetyczne wykazały, że nie były jednak całkowicie oddzielone. Przedstawiciele grup łowiecko-zbierackich zasilali społeczności rolników, integrując się z nimi, a w badanym okresie zjawisko to dotyczyło przede wszystkim kobiet. Również badanie kolekcji DNA dzisiejszych Polaków przyniosło ciekawe publikacje. W 2019 r. na łamach European Journal of Human Genetics ukazała się praca analizująca zmienność materiału genetycznego mitochondriów (mtDNA) – drobnych struktur wewnątrzkomórkowych odpowiedzialnych za proces oddychania komórkowego. Przekazywane są one wyłącznie po linii matczynej. Z kolei opublikowana w 2020 r. w czasopiśmie Frontiers in Genetics praca skupiała się na badaniu zmienności genetycznej chromosomu Y, przekazywanego wyłącznie w męskiej linii. „Te dwie analizy pozwoliły pokazać z jednej strony dość dużą różnorodność haplogrup mtDNA i chromosomu Y w naszej współczesnej populacji, a z drugiej strony podobieństwo genetyczne Polaków" – wyjaśnia dr Dominik Strapagiel z Uniwersytetu Łódzkiego.

„Z obu prac wynika, że dzisiejsza populacja polska jest różnorodna pod względem genetycznym, co świadczy o bogatej historii kraju" – mówi dr Justyna Jarczak z Pracowni Biobank. „Jednocześnie ta różnorodność jest dość równomiernie wymieszana. Na poziomie regionalnym widzimy więc duże podobieństwa między poszczególnymi województwami. Takie prawidłowości tłumaczy się licznymi migracjami, które wystąpiły szczególnie w okresie powojennym. Rozmaite grupy Polaków, wcześniej rozwijające się w oddzielonych regionach, zostały zmuszone do przeprowadzki. Kolejne grupy już z własnej woli, zachęcane zmianami cywilizacyjnymi i politycznymi, opuszczały rodzime wsie i migrowały do większych miast. Tak przemieszały się ze sobą, tworząc mniej więcej równo rozprowadzaną po całym kraju różnorodność genetyczną tak mężczyzn, jak i kobiet".

Na tym tle wyróżnia się kilka regionów. „Zarówno w przypadku mitochondrialnego DNA, jak i chromosomu Y inaczej niż reszta kraju wypadły województwa świętokrzyskie i łódzkie" – opowiada dr Justyna Jarczak. Regiony te nie były obszarami masowych migracji, prawdopodobnie z powodu słabszej urbanizacji, a także mniej intensywnych przemieszczeń ludności wiejskiej. Odmiennie wypadają też Mazury. To z kolei efekt wysiedlenia miejscowej ludności po wojnie i zastąpienia jej przybyszami z dawnych Kresów, głównie Wileńszczyzny. Z kolei w województwie pomorskim widać mitochondrialne DNA z rejonu Baranowicz, Pińska i Kowla (dzisiejsze Białoruś i Ukraina). „Te wyniki zainspirowały nas do realizacji badań zróżnicowania genetycznego Polski pod kątem zamieszkujących nasz kraj mniejszości narodowych, grup etnicznych czy kulturowych" – dodaje Błażej Marciniak. Zaproszenie do udziału w badaniach przyjęli już m.in. polscy Tatarzy, Karaimi, Białorusini czy Ormianie. „Jeśli nasza akcja udostępnienia 200 szkieletów w postaci cyfrowej w internecie spotka się z przychylnym odzewem, być może zdigitalizujemy wszystkie 2,4 tys. szkieletów z naszej kolekcji" – mówi Joanna Mietlińska. „W swoistym e-muzeum informacje z badań zostaną przedstawione w przystępny sposób dla pasjonatów historii i ludzi interesujących się ewolucją człowieka" – mówi Błażej Marciniak. „Mam też nadzieję, że badacze chętnie wykorzystają udostępnione na platformie e-człowiek.pl dane do kolejnych prac naukowych" – dodaje.

1 z 2

Co nam mówią stare cmentarzyska

2 z 2

Co nam mówią stare cmentarzyska