Neue DNA-Tests enthüllen versteckte biologische Spuren in der Kunst der Renaissance

Ein neuer Vorabdruck enthüllt, wie das Abwischen unbezahlbarer Kunstwerke Jahrhunderte biologischer Geschichte aufdeckt und zeigt gleichzeitig, warum genetische Hinweise auf berühmte Künstler weiterhin faszinierend, aber nicht schlüssig sind.

Studie: Biologische Signaturen der Geschichte: Untersuchung zusammengesetzter Biome und Y-Chromosomenanalyse aus da Vinci-assoziierten Kulturartefakten. Bildnachweis: Corona Borealis Studio/Shutterstock.com

*Wichtiger Hinweis: bioRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die nicht von Experten begutachtet werden und daher nicht als schlüssig angesehen werden sollten, als Leitfaden für die klinische Praxis/gesundheitsbezogenes Verhalten dienen oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.

In einer aktuellen Pre-Print-Studie, die im veröffentlicht wurde bioRxiv Server untersuchten Forscher, ob durch minimalinvasive Desoxyribonukleinsäure (DNA)-Probenahme aussagekräftige biologische und väterliche Abstammungssignale aus Kulturartefakten der Renaissance gewonnen werden können.

Wie jahrhundertelanger Umgang biologische Spuren hinterlässt

Objekte des Kulturerbes werden über Generationen hinweg gehandhabt, gelagert, konserviert und transportiert, sodass sich auf ihren Oberflächen biologisches Material von vielen verschiedenen Individuen über Jahrhunderte hinweg ansammeln kann. Fortschritte in der Next-Generation-Sequenzierung (NGS) ermöglichen es Forschern nun, diese mikroskopischen Rückstände zu analysieren, ohne unersetzliche Artefakte zu beschädigen. Solche Analysen können Restauratoren dabei helfen, den biologischen Verfall zu verfolgen und den historischen Kontext zu erkunden.

Allerdings ist die von der Oberfläche stammende DNA sehr begrenzt, fragmentiert und anfällig für moderne Kontaminationen, was die Interpretation erschwert. Herauszufinden, welche Signale authentisch und welche zufällig sind, bleibt eine zentrale Herausforderung. Weitere Forschung ist erforderlich, um kontaminationsbewusste Methoden für historische Schlussfolgerungen zu verbessern.

Renaissance-Kunstwerke abwischen, ohne sie zu beschädigen

Die Studie untersuchte kulturelle Artefakte, darunter eine Renaissance-Zeichnung, die Leonardo da Vinci zugeschrieben wird Das Heilige KindArchivbriefe seines Vorfahren Frosino di Ser Giovanni da Vinci und Vergleichskunstwerke von Filippino Lippi, Andrea Sacchi und Charles Joseph Flipart unter Verwendung minimalinvasiver Doppeltupfertechniken.

Abhängig von den Konservierungsgrenzen wurde entweder ein Nass-Trocken- oder ein Trocken-Trocken-Abstrich durchgeführt, um biologisches Material von den Oberflächen zu sammeln. Als Kontrollen dienten Mundschleimhautabstriche zeitgenössischer männlicher und weiblicher Freiwilliger sowie Umweltabstriche.

Die DNA-Extraktion erfolgte in einem Reinraum mit Polymerase-Kettenreaktion (PCR) unter Verwendung eines forensischen Kits auf Magnetkügelchenbasis. Die DNA wurde mithilfe spektrophotometrischer und fluorometrischer Methoden quantifiziert.

Die Forscher erstellten Sequenzierungsbibliotheken für das gesamte Metagenom direkt aus der gewonnenen DNA ohne Erschöpfung der Wirts-DNA und sequenzierten sie auf einer Illumina NovaSeq X Plus-Plattform (2 × 150 bp). Die Messwerte wurden unter Verwendung standardisierter bioinformatischer Verfahren, die für Material mit extrem geringem Input konzipiert sind, zusammengestellt, gefiltert und klassifiziert.

Für die humangenetische Analyse wurden die Sequenzierungsergebnisse mit einem vollständigen menschlichen Referenzgenom abgeglichen, das das Y-Chromosom enthält. Phylogenetisch informative Y-Chromosomenmarker wurden untersucht, um die Machbarkeit einer väterlichen Abstammung zu beurteilen. An ausgewählten Proben wurde eine partielle Y-Chromosome Short Tandem Repeat (Y-STR)-Profilierung durchgeführt, um den Abstammungsschluss zu unterstützen, wobei gemischte Beiträge berücksichtigt wurden.

Geringe DNA-Ausbeuten, aber reichhaltige biologische Signaturen

Die DNA-Ausbeuten aller untersuchten Artefakte waren gering, was die erwarteten Herausforderungen von oberflächenbasiertem Material widerspiegelt.

Dennoch ergab die Sequenzierung eine Vielzahl biologischer Signaturen, darunter Bakterien, Pilze, Pflanzen, Tiere und Viren. Bakterien-DNA machte den Großteil der klassifizierten Messwerte aus, wobei es sich um häufig vorkommende hautassoziierte Taxa handelte Cutibacterium Akneswas den erheblichen Einfluss des menschlichen Umgangs hervorhebt.

Zu den Pilztaxa gehörten Organismen, die häufig auf Papier- und Holzmaterialien vorkommen und von denen einige bekanntermaßen zum biologischen Verfall beitragen, was den Wert dieser Analysen für die Überwachung des Naturschutzes unterstreicht. Die Zuordnung der Pflanzen-DNA variierte je nach Objekt und umfasste Arten, die mit Umweltstaub, Papierproduktion und Konservierungsmaterialien übereinstimmten. Während einige Arten möglicherweise mit europäischen Kontexten der Renaissance in Verbindung stehen, wurden diese Ergebnisse mit Vorsicht interpretiert, da Pflanzen-DNA aus vielen nicht-historischen Quellen stammen kann.

Virussequenzen bestanden hauptsächlich aus Bakteriophagen und mit dem Menschen assoziierten Viren, was wiederum darauf hindeutet, dass moderner Kontakt ein Schlüsselfaktor ist.

Insbesondere niedrige Zuordnungen zu Krankheitserregernwie zum Beispiel Plasmodium Arten wurden in einem Archivbrief entdeckt; Die Autoren betonten jedoch, dass solche Erkenntnisse einer gezielten Validierung bedürfen und mit besonderer Vorsicht interpretiert werden sollten. angesichts der Instabilität der taxonomischen Klassifizierung in metagenomischen Datensätzen mit geringer Biomasse.

Multivariate Analysen kombinierter mikrobieller und eukaryontischer Profile ergaben konsistente Unterschiede zwischen den Artefakten, was darauf hindeutet, dass jedes Objekt über ein eigenes zusammengesetztes „Biom“ verfügt.

Diese Unterschiede sind wahrscheinlich eher auf Unterschiede im Substrat, der Lagerungsgeschichte, der Konservierungsbehandlung und der Handhabung zurückzuführen als auf einzigartige historische Ereignisse.

Kontrollproben verdeutlichten, wie leicht Oberflächen-DNA mit geringer Biomasse durch moderne Kontaminations- und Analysemöglichkeiten beeinflusst werden kann, wodurch die Stärke objektspezifischer historischer Schlussfolgerungen eingeschränkt und die Notwendigkeit einer sorgfältigen, kontaminationsbewussten Interpretation betont wird.

In mehreren Proben war menschliche DNA in geringen Mengen nachweisbar, was eine explorative Analyse männlich-spezifischer genetischer Marker ermöglichte. Y-Chromosomen-Reads waren selten, aber eine Untergruppe von Artefakten, die mit Leonardo in Verbindung stehen, unterstützte durchweg Zuordnungen innerhalb der breiteren E1b1- und E1b1b-Haplogruppen. Diese Abstammungslinien kommen in mediterranen Bevölkerungsgruppen, einschließlich Teilen Italiens, häufig vor, was sie historisch plausibel macht, aber keinen schlüssigen Beweis für die Urheberschaft darstellt.

Kontrollproben enthielten auch verwandte Haplogruppen, was auf gemischte Beiträge moderner Hundeführer hindeutet und bestätigt, dass die Oberflächen-DNA eher einen kumulativen Kontakt als ein einzelnes historisches Individuum widerspiegelt.

Eine teilweise Y-STR-Profilerstellung zeigte die Machbarkeit, wobei mehrere Artefakte unvollständige, aber interpretierbare Profile ergaben. Die bayesianische Haplogruppenschätzung basierend auf Y-STR-Werten zeigte eine hohe A-Posteriori-Wahrscheinlichkeit für E1b1b im Heiliges Kind Zeichnung, während die Archivbriefe eine geteilte Unterstützung zwischen E1b1b und I1 zeigten.

Ein Vergleichsbild von Andrea Sacchi wies ebenfalls eine hohe Wahrscheinlichkeit für E1b1b auf. Diese Muster erschweren die Bemühungen, das Signal eindeutig Leonardo selbst zuzuordnen, insbesondere weil die Bayes’sche Y-STR-Zuordnung mit abnehmender Ortsabdeckung weniger zuverlässig wird. Mehrere Allele an einigen Orten bestätigten, dass die von der Oberfläche abgeleitete DNA Mischungen und nicht einzelne Individuen darstellt.

Insgesamt verdeutlichen die Ergebnisse sowohl das Potenzial als auch die strengen Grenzen der Gewinnung historischer genetischer Erkenntnisse aus Objekten des Kulturerbes.

Ein vorsichtiger Weg nach vorn für die Kunstgenomik

Durch minimalinvasive DNA-Probenahme in Kombination mit metagenomischer Sequenzierung mit geringem Aufwand können umfassende biologische Multidomänenprofile aus Kulturartefakten der Renaissance gewonnen werden. Diese Profile lassen sich am besten als zusammengesetzte Aufzeichnungen betrachten, die durch Materialien, Umgebungen, Naturschutzgeschichte und menschlichen Kontakt im Laufe der Zeit geprägt sind.

Während vorläufige Y-Chromosomenanalysen auf die Möglichkeit hindeuten, gemeinsame väterliche Abstammungssignale zu erkennen, behindern heterogene Bayes’sche Zuordnungen, begrenzte Abdeckung und Kontamination eine eindeutige historische Zuordnung. Für Restauratoren bietet diese Methode praktische Werkzeuge zur Überwachung des Artefaktzustands und zur Handhabung der Historie. Für Historiker unterstreicht dies die Notwendigkeit, bei der Interpretation molekularer Daten, die von Objektoberflächen und nicht von biologischen Überresten stammen, vorsichtig zu sein.

Zukünftige Studien sollten zusätzliche Artefakte integrieren, Ergebnisse replizieren und ergänzende molekulare Methoden einbeziehen, um fundiertere Schlussfolgerungen zu ziehen.

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*Wichtiger Hinweis: bioRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die nicht von Experten begutachtet werden und daher nicht als schlüssig angesehen werden sollten, als Leitfaden für die klinische Praxis/gesundheitsbezogenes Verhalten dienen oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.

Quellen: