title: Mineralogical preservation of the human biome from the depth of time
Creators: name: Oberreiter-Moritz, Victoria
Publisher: name: :none
Year: 2024

description: Sedimentäre alte DNA (sedaDNA) hat sich als ein wertvolles Instrument zur Rekonstruktion vergangener Umwelten erwiesen und liefert wichtige neue Einblicke in die Menschheitsgeschichte sowie die Tierwelt der Vergangenheit. Diese Dissertation präsentiert eine neue, effiziente Labormethode sowie bedeutende aDNA-Ergebnisse aus drei zentralen Studien, die an bedeutenden archäologischen Fundorten in Europa, Afrika und Asien durchgeführt wurden. Durch den Einsatz von Shotgun-Sequenzierung und gezielten, innovativen Labormethoden wird das komplexe Zusammenspiel von Arten in verschiedenen Ökosystemen beleuchtet und ein tieferes Verständnis für Überlebensstrategien während kritischer klimatischer Veränderungen vermittelt. In der ersten Studie werden die Ergebnisse der Shotgun-Sequenzierung von 25.000 Jahre altem Sediment aus der Satsurblia-Höhle in Georgien vorgestellt. Dabei konnten DNA-Spuren von Menschen, Wölfen und Bisons extrahiert und analysiert werden. Die Studie enthüllt eine bisher unbekannte menschliche Abstammungslinie mit eurasischer Herkunft, eine ausgestorbene Wolfslinie sowie signifikante Veränderungen in den Bisonpopulationen seit dem letzten glazialen Maximum (LGM). Die zweite Studie stellt eine innovative Methode des Extrakt-Poolings vor, welche die Effizienz der sedaDNA-Analyse signifikant steigert. Durch die parallele Laboranalyse von Sedimentproben können die Kosten und der Zeitaufwand für großangelegte Screenings erheblich reduziert werden, ohne dabei die Sensitivität für den Nachweis alter DNA zu verlieren. Diese Technik wurde an mehreren paläolithischen Fundstätten in Europa, Asien und Afrika angewandt und zeigte, dass aDNA-Signale auch dann zuverlässig nachweisbar sind, wenn sie in einem „Pool“ mit bis zu vier Proben ohne DNA gemeinsam analysiert werden. Die dritte Studie, durchgeführt an Sedimentproben der El Mirón-Höhle in Spanien, nutzt gezielte Hybridisierungstechniken und High-Throughput-Sequenzierung, um eine breite Palette tierischer DNA aus Sedimentschichten vom Solutréen bis zum Moustérien zu identifizieren. Die Untersuchung zeigt eine bemerkenswerte Diversität von 28 Tierarten, darunter 15 Arten, die in vorherigen morphologischen Analysen unentdeckt geblieben waren. Die nachgewiesene menschliche mitochondriale DNA weist auf eine genetische Kontinuität während des letzten glazialen Maximums hin. Diese Forschung zeigt, dass sedaDNA archäologische Studien erheblich bereichern kann, indem sie traditionelle Methoden ergänzt und ein umfassendes Verständnis vergangener Ökosysteme und der Menschheitsgeschichte ermöglicht.
description: Sedimentary ancient DNA (sedaDNA) has become an invaluable tool for reconstructing past environments and understanding the dynamics of ancient human and animal populations in the absence of their physical remains. This thesis presents novel methodologies and significant findings from three pivotal studies conducted at Paleolithic cave sites across Europe, Africa, and Asia. This research sheds light on ancient ecosystems and faunal dynamics and provides insights into the human past by employing high-throughput sequencing, targeted hybridization capture, and a new extract pooling technique. The first study applies shotgun sequencing to explore 25 ka old sediments from Satsurblia Cave, Georgia, revealing human, wolf, and bison DNA. We uncovered a previously unknown human lineage with basal Eurasian ancestry, an extinct wolf lineage, and significant changes in bison populations since the Last Glacial Maximum (LGM). The second study focuses on optimizing sedaDNA analysis through an efficient extract pooling approach. Pooling multiple sediment extracts significantly reduces the cost and time associated with large-scale screening while maintaining high sensitivity for detecting ancient DNA. Applied across multiple Paleolithic sites in Europe, Asia, and Africa, it demonstrated that aDNA signals could be reliably detected even when pooled with samples devoid of DNA. The third study, conducted at El Mirón Cave in Spain, uses high-throughput sequencing and targeted hybridization capture to identify a wide range of faunal DNA from sediment layers dating from the Solutrean to the Mousterian period. This research reveals a remarkable diversity of 28 animal taxa, including 15 species previously undetected in the zooarcheological record, and demonstrates genetic continuity in human mitochondrial DNA at a time when Iberia served as a crucial refugium during the LGM. This research demonstrates that sedaDNA can greatly enhance archeological studies by complementing traditional methods, offering a comprehensive understanding of past ecosystems and human history.