Kombinuje genetiku, lingvistiku i archeologii. Jeho objevy ocenili i v Nature

Paleogenetika a lingvistika. Na první pohled celkem odlišné disciplíny. Společně ale pomáhají odhalit tisíce let starou historii lidské migrace. Pětatřicetiletý vědec ruského původu Pavel Flegontov dnes se svým týmem z Ostravské univerzity publikoval článek v časopisu Nature, který má ukončit dlouhotrvající spor o prehistorii Severní Ameriky.

Flegontovův tým kombinuje poznatky z paleogenetiky, lingvistiky a archeologie. Jeho převratné výsledky, které ocenili i editoři Nature, napovídají, že dlouho opomíjená hypotéza lingvistů může být skutečně správná – tedy že téměř vymizelá Jenisejská jazyková rodina ze střední Sibiře a jazyková rodina na-dené, kterou mluví mnoho původních obyvatel Severní Ameriky, mohou mít společného předka. Pro Flegontova je to ohromný kariérní úspěch, který jej doslova vymrštil mezi špičky v oboru. Ve svém výzkumu bude nově pokračovat na Harvardu po boku světově uznávaného genetika Davida Reicha.

Paleogenetika a lingvistika působí poměrně odlišně na to, aby se doplňovaly. Jak to tedy přesně funguje?
Jazykovědci zabývající se historickou lingvistikou, tedy vývojem jazyků, jsou do jisté míry schopni zrekonstruovat prajazyky. Pečlivým porovnáváním kořenů slov a gramatiky indo-evropské jazykové rodiny zjistili, jak vypadal před šesti tisíci lety předchůdce dnešních jazyků. Dnes díky tomu například víme, že Indoevropané nejspíš měli kola, povozy a koně, protože lingvisté při rekonstrukci jejich jazyka objevili podobná slova. Je přitom paradoxní, že jsme tak dlouho neznali původ nejrozšířenější rodiny jazyků na světě, totiž indoevropská rodina zahrnuje mimo jiné slovanské, germánské, keltské, italické nebo románské jazyky.

Je tedy už dnes původ indoevropských jazyků jasný?
Nejprve se pracovalo s tradiční teorií založenou kromě klasické archeologie také na takzvané lingvistické archeologii. Jakmile zrekonstruujete prajazyk, zaměříte se na jeho jednotlivé prvky a ty se snažíte zasadit do kontextu nějaké kultury a geografické oblasti. Takto se vědci zaměřili na oblast pontsko-kaspické stepi a na lid jámové kultury, který existoval před asi šesti tisíci lety. Šlo zřejmě o kulturu, která hovořila velmi ranou formou indoevropského jazyka. Poté vědci přišli s novou hypotézou, která tvrdila, že rozšíření indoevropských jazyků napomohla ještě o mnohem dříve (před asi deseti tisíci lety) vlna farmářů a pastevců stěhujících se z dnešního Turecka do Evropy. Bylo takřka nemožné rozhodnout se, která z teorií je správná. Když však paleogenetici sekvenovali DNA zmiňovaných farmářů, Evropanů z různých období, i DNA lidu jámové kultury, zjistili, že okolo roku 4 500 před naším letopočtem byla Evropa svědkem masivního přílivu lidu jámové kultury z pontsko-kaspické stepi. Geny nově příchozích obyvatel až z poloviny nahradily geny Evropanů. Přesun lidu jámové kultury jsme vypozorovali také směrem na východ, až k hranicím dnešní Číny a Indie. Byli jsme tedy schopni vysledovat migrační vlny, které nám celkem zapadají do toho, co o předchůdcích Indoevropanů víme díky archeologii a lingvistickým rekonstrukcím jazyků. Tímto způsobem jsme získali dobrou archeogenetickou oporu pro klasickou hypotézu. Byla prokázána bez jakýchkoliv pochybností, pořád se o ní ale vede debata. Snažili jsme se tedy nalézt podobné scénáře v jiných částech světa. Jedním z nich byl vztah jenisejských jazyků s rodinou jazyků na-dené.

…což je předmětem článku s názvem Paleo-Eskimo genetic ancestry and the peopling of Chukotka and North America, který jste publikoval v časopisu Nature. Co zde bylo potřeba objasnit a jak tým pod vaším vedením přispěl k vyřešení problému?
Jenisejské jazyky patří k rodině téměř zaniklých jazyků Sibiře. V současnosti jimi hovoří pouze Ketové, malá skupina rozesetá do několika vesnic podél řeky Jenisej hluboko v tajze, která je na stovky kilometrů vzdálená od civilizace. Jejich jazyk pravděpodobně během pár let zanikne, podobně jako jemu příbuzné jazyky, které zanikly ještě před, nebo během devatenáctého a dvacátého století. Jde však o jazyky, které byly zaznamenány. Lingvisté je tak podrobili studiu a na základě seznamů slov a dalších dat zrekonstruovali prajenisejský jazyk.

V Severní Americe existuje velká rodina jazyků zvaná na-dené. Jde o jazyky, kterými hovoří různé skupiny původních obyvatel žijících převážně na Aljašce a v severozápadní Kanadě. Na první pohled se tato jazyková rodina zdá od ostatních amerických rodin velmi odlišná. Několik vědců však přišlo s hypotézou, která v ní vidí příbuznost s jenisejskými jazyky – jinými slovy, má s nimi údajně stejného předka. Jde však o stále kontroverzní hypotézu, kterou většina lingvistů neakceptuje. Nicméně mezi hypotézami o příbuznosti jazyků, kterým se nedostává obecného přijetí, patří k nejlépe doloženým.

Takže to byl odrazový můstek pro váš výzkum?
Ano, připravili jsme široké spektrum metod, jak standardních, tak zcela nových. Poprvé jsme získali genomové údaje starověkých Aleutů, Atabasků a Eskymáků z Čukotky a kombinací grafových metod jsme získali zcela přelomové výsledky. Všimli jsme si migračních proudů, které mohly rozšíření dené-jenisejské rodiny jazyků způsobit. Tento fakt ale samozřejmě nepotvrzuje existenci dené-jenisejského prajazyka, na něčem takovém se musí shodnout lingvisté. Každopádně se teď existence takové jazykové rodiny zdá o něco pravděpodobnější.

Jiná debata, která probíhala v odborné literatuře, se soustředila na původ samotných jazyků na-dené. Náš největší rival, tým archeogenetiků z Dánska vedený Eske Willerslevem na toto téma publikoval mezi lety 2014–2018 několik článků v prestižních časopisech (Nature, Science). Dánský tým tvrdil, že se první obyvatelé americké Arktidy, takzvaní Paleo-Eskymáci, nemísili s předky hovořícími jazyky na-dené. Tento závěr je však v rozporu s dřívějšími genetickými poznatky publikovanými v roce 2012 naším hlavním spoluautorem Davidem Reichem. Grafovou metodou jsme byli schopni ukázat, že modely navrhované skupinou Willersleva, tedy že s předchůdci hovořícími jazyky na-dené se místo Paleo-Eskymáků mísili příbuzní Korjaků a Čukčů, nejsou dostatečně podloženy a že dříve publikované výsledky týmu Davida Reicha jsou správné. Zároveň jsme vyvinuli poměrně detailní model přesunů obyvatel tam a zpět přes Beringovu úžinu v průběhu posledních pěti tisíc let.

Kam povede vaše vědecké úsilí teď?
V současnosti pracuji na rozsáhlém projektu, ve kterém zkoumáme historii zhruba posledních deseti tisíc let Asie. Na rozdíl od západní Eurasie nebyl doposud publikován detailní graf, který by popisoval historii asijské populace. Jako první jsme vypracovali masivní graf hlavních asijských rodových linií a použili jsme jej k odhalení genetických spojení stovek jednotlivců z pradávné historie s dnešní populací. Chceme tak odhalit genetickou skladbu Wusunů, Kangjů, Siungnuů a desítek dalších mystických národů, o kterých se dočítáme v čínských kronikách. Dostal jsem nabídku pokračovat v tomto a v podobných projektech s týmem Davida Reicha na Harvardu. V září bych se tam měl přesunout a asi pět let tam působit jako vědecký pracovník. Svou výzkumnou skupinu ale plánuji ponechat tady v Ostravě a doufám, že se k ní za těch pět let vrátím.

Proč jste si vlastně pro svou kariéru vybral právě Ostravskou univerzitu?
Já jsem si ji nevybral, ona si vybrala mě. V roce 2013 mi Marek Eliáš z katedry biologie a ekologie nabídl založit si na univerzitě svou vlastní výzkumnou skupinu. Tehdy bylo v Česku málo genomových biologů a Marek Eliáš si všiml mých schopností v oblasti mikrobiální genomiky. Kromě mého původního zaměření jsem s týmem vědců v Ostravě ihned začal s novým výzkumným směrem. Přestože se stále zabývám biodiverzitou a ekologií mořských mikrobů, největší pozornost věnuji lidské historii.

Fakta, která jste zmínil v souvislosti s prehistorickou migrací, jsou fascinující. Zajímáte se také o to, jak a proč se lidé přesouvali?
Samozřejmě. Co se týká evropské expanze, její hnací silou byly technologické novinky – lidé si ochočili koně a poprvé přišli s vynálezem kola a pojízdných prostředků. Tím demonstrovali svou vojenskou sílu, dobývali nová území a zabíjeli. Podobný scénář pozorujeme před zhruba jedním až dvěma tisíci lety na opačné straně světa, u eskymáckých (nově inuitských) populací. Šlo o první skupiny lidí na Arktidě kteří uměli lovit velryby, a zajistili si tak dostatečně velký přísun zdroje masa a tuku na to, aby uživili celé vesnice. Měli pokročilé technologie – velké lodě, sofistikované harpuny a šípy, a rychle se rozšířili po americké Arktidě. Jejich předchůdci, Paleo-Eskymáci, byli zřejmě prvními lovci tuleňů a mrožů, kteří během pár století osídlili obrovská území pobřeží americké Arktidy. Paleo-Eskymáci se přesunuli z Aljašky do Grónska. To bylo před čtyřmi tisíci lety teplejší než dnes, nicméně tamní polární noc trvá skoro půl roku a my nevíme, jakým způsobem Paleo-Eskymáci v takových podmínkách přežívali. Během polární noci totiž nemohli lovit a nejspíš tak museli přežívat na zásobách masa ukládaného do permafrostu. Museli se také spolehnout na velmi omezený zdroj paliva, kterým byly pouze kousky naplaveného dříví. Olejové lampy z tuleního, mrožího nebo velrybího tuku byly totiž vynalezeny až o mnoho let později. Domníváme se, že tito lidé nejspíš spali pod vrstvami zvířecích kůží, které jim pomáhaly udržet teplo a vytvářely tak podmínky k jistému druhu hibernace. Zcela jistí si tím, ale nejsme.

Odkud vlastně získáváte vzorky k výzkumu?
Já a mí kolegové v Ostravě vzorky nesbíráme. Po celém světě však existují lidé, kteří sbírají vzorky lebek nebo zubů pro muzea a antropologické sbírky a nabízejí je i archeogenetickým centrům. Centra vzorky zanalyzují a získají tak obrovské množství dat. Já spolupracuji s dvěma pracovišti v Německu a v USA. Vzorky většinou pocházejí ze zubů, nebo z kochleární části spánkové kosti z vnitřního ucha. Jde o nejtvrdší kost v našem těle, ve které je z nějakého důvodu mimořádně dobře zachována DNA.

Jak se přesně získávají údaje z kousku lebky? Jde o komplikovaný proces?
Dnes už jde o rutinní záležitost, nicméně ještě před několika lety to žádná rutina nebyla. Je to technicky poměrně komplikovaný úkon. Nejprve očistíte část povrchu lebky, ozáříte jej ultrafialovým světlem, případně jej vyčistíte bělidlem, abyste snížili míru jeho kontaminace moderní DNA. Poté vzorek rozbijete, odeberete malý kousek z kochleární části a ten rozemelete na prášek, ze kterého získáte potřebnou DNA. Pak tvoříte tzv. sekvenční knihovny, které sekvenujete na speciálním přístroji. Nás vždy zajímá, zda je ve vzorku dostatek lidské DNA, protože 90–99 % DNA jsou jen bakterie. Dobře zachovalé vzorky vybereme a ošetříme enzymem, který odstraňuje nejčastější typy poškození starobylé DNA, tedy DNA, která po dlouhé roky leží v kostech, se postupně znehodnocuje a mění svou chemickou strukturu. Poté knihovny sekvenujeme a snažíme se získat co nejvíc informací. Dnes je dostupná ještě technologie zvaná targeted enrichment, neboli cílené nabohacení. Máme čip s, řekněme, milionem krátkých fragmentů DNA, které odpovídají variabilním pozicím v genomu. Po aplikaci vzorku starobylé DNA, respektive sekvenační knihovny vyrobené z tohoto vzorku, tento čip naváže lidskou DNA, a my tak můžeme odstranit cizorodou DNA. Tak získáme nabohacený vzorek. Tato metoda je dnes velmi běžná a umožnuje nám získat informace ze vzorků (třeba z oblasti tropického pásma), které by ještě před pár lety byly nepoužitelné.

Co všechno se dnes můžeme z DNA dozvědět? Může nám prozradit, jak kdysi lidé vypadali?
Díky DNA jsme schopni identifikovat fenotypy (soubory pozorovatelných vlastností a znaků, pozn. red.) našich předků. Z DNA do určité míry vyčteme, jak tito lidé vypadali, protože obsahuje typ genů, které určují barvu očí, kůže, vlasů... Dnes už víme, jak vypadali lovci a sběrači na území dnešní Evropy v období paleolitu. Měli tmavé vlasy, modré oči a snědou pleť. Současný typ člověka s blonďatými vlasy a modrýma očima, běžný na severu Evropy, je poměrně nový. Nejspíš se zde dostal během doby bronzové indo-evropskou expanzí prostřednictvím východních lovců a sběračů. Protože není tento světlý typ člověka v Evropě původní, dokážeme vyčíst pouze jednotlivé charakteristické znaky, nikoli jeho obličejové rysy nebo stavbu těla.

DNA nám však odhaluje i pradávné patogeny. Jde dnes o velmi atraktivní oblast výzkumu; například ze zubu staré kostry jsme schopni sekvenovat patogeny způsobující mor. Takto jsme zjistili, že mor, který zachvátil Byzantskou říši v sedmém století našeho letopočtu, do ní možná zavlekli Hunové. Šlo o rozsáhlou epidemii známou jako Justiniánský mor, jehož bakteriální původce přežil a ve čtrnáctém století způsobil další epidemii.

Je takto možné identifikovat předky jednotlivce? Například z DNA vyčíst, jestli jsem „pouze“ Čech, nebo mám i předky z jiných zemí světa?
Tyto odhady jsou vždy velmi nepřesné, obzvláště v případě lidí žijících v poměrně homogenní slovanské společnosti. Obecně lze říct, že nám genetické testy neprozradí nic zvláštního o našem původu, protože je velmi složité od sebe rozlišit například Slovany a Germány. Mnohem více se o sobě mohou dozvědět lidé žijící v různorodé společnosti, jako je například USA. Tamní obyvatelé často neví, zda jejich prapředci pocházeli z Afriky, východní Asie nebo jestli patřili třeba k Indiánům.

Existuje nějaká kniha z vašeho oboru pro laiky, kterou byste doporučil?
V poslední době se hodně mluví o knize Davida Reicha Who we are and how we got here (Kdo jsme a jak jsme se sem dostali – volně přeloženo, pozn. red.). Kniha se zabývá mimo jiné odborným konceptem „rasy“, což je v kontextu snahy očistit od tohoto slova odbornou literaturu v USA přinejmenším poutavé. Paradoxní přitom je, že v amerických médiích jde o zcela běžné slovo. Kniha Davida Reicha detailně zaznamenává všechny nedávné objevy, její styl je ale možná trochu těžkopádný. No a pak je tady ještě kniha Adama Rutherforda A brief history of anyone who ever lived (Malá historie každého, kdo kdy žil – volně přeloženo, pozn.red.).