Seorang ilmuwan telah mendiagnosis sindrom Down dari DNA yang terdapat dalam tulang-tulang kuno tujuh bayi, salah satunya berusia hingga 5.500 tahun. Metode mereka, yang dipublikasikan dalam jurnal Nature Communications, dapat membantu para peneliti mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana masyarakat prasejarah memperlakukan orang-orang dengan sindrom Down dan kondisi langka lainnya.
Sindrom Down, yang terjadi pada 1 dari 700 bayi saat ini, disebabkan oleh salinan ekstra pada kromosom 21. Salinan ekstra tersebut menghasilkan protein tambahan, yang dapat menyebabkan berbagai perubahan, termasuk kelainan jantung dan disabilitas belajar.
Ilmuwan telah kesulitan untuk mengungkap sejarah kondisi ini. Hari ini, ibu yang lebih tua memiliki kemungkinan paling tinggi untuk memiliki anak dengan kondisi tersebut. Namun, di masa lalu, para wanita lebih mungkin meninggal dalam usia muda, sehingga membuat sindrom Down menjadi lebih jarang, dan anak-anak yang lahir dengan kondisi tersebut lebih sedikit kemungkinan untuk bertahan hidup tanpa operasi jantung dan perawatan lainnya yang memperpanjang hidup mereka saat ini.
Arkeolog dapat mengidentifikasi beberapa kondisi langka, seperti kerdil, dari tulang-tulang saja. Namun, sindrom Down — juga dikenal sebagai trisomi 21 — merupakan penyakit yang sangat bervariasi.
Mereka yang mengalaminya mungkin memiliki kombinasi gejala yang berbeda, dan mereka mungkin memiliki bentuk yang parah atau ringan. Mereka yang memiliki mata berbentuk almond khas yang disebabkan oleh sindrom Down mungkin memiliki kerangka yang cukup biasa, misalnya.
Sebagai hasilnya, arkeolog kesulitan untuk secara pasti mendiagnosis kerangka kuno dengan sindrom Down. “Anda tidak dapat mengatakan, ‘Oh, perubahan ini ada di sana, jadi ini trisomi 21,'” kata Dr. Julia Gresky, seorang antropolog di Institut Arkeologi Jerman di Berlin yang tidak terlibat dalam studi baru tersebut.
Sebaliknya, mengidentifikasi sindrom Down secara genetik tidak sulit, setidaknya pada orang yang masih hidup. Dalam beberapa tahun terakhir, ahli genetika telah menguji metode mereka pada DNA yang terawetkan dalam tulang-tulang kuno.
Namun, tantangannya adalah ilmuwan tidak dapat hanya menghitung kromosom lengkap, yang hancur menjadi fragmen setelah kematian.
Pada tahun 2020, Lara Cassidy, seorang ahli genetika di Trinity College Dublin saat itu, dan rekan-rekannya pertama kali menggunakan DNA kuno untuk mendiagnosis seorang bayi dengan sindrom Down. Mereka sedang memeriksa gen dari kerangka yang terkubur di sebuah makam berusia 5.500 tahun di barat Irlandia. Tulang dari seorang bayi laki-laki berusia 6 bulan mengandung jumlah DNA dari kromosom 21 yang tidak lazim tinggi.
Sejak itu, Adam Rohrlach, seorang ahli statistik di Institut Max Planck untuk Antropologi Evolusioner di Leipzig, Jerman, dan rekan-rekannya telah mengembangkan metode baru untuk menemukan tanda genetik, yang dapat mereka gunakan untuk melihat dengan cepat ribuan tulang.
Idenya muncul saat Dr. Rohrlach berbicara dengan seorang ilmuwan di institut tentang prosedurnya dalam mencari DNA kuno. Karena sekuensing DNA berkualitas tinggi sangat mahal, ternyata para peneliti sedang menyaring tulang dengan uji murah, yang disebut sekuensing shotgun, sebelum memilih beberapa untuk penyelidikan lebih lanjut.
Jika tulang masih memperoleh DNA, uji tersebut akan menunjukkan banyak fragmen genetik kecil. Sangat sering, fragmen tersebut berasal dari mikroba yang tumbuh dalam tulang setelah kematian. Namun, beberapa tulang juga mengandung DNA yang secara jelas manusiawi, dan yang memiliki persentase tinggi ditandai untuk uji tambahan.
Dr. Rohrlach mengetahui bahwa institut tersebut telah menyaring hampir 10.000 tulang manusia dengan cara ini, dan hasil sekuensing shotgun disimpan dalam database. Dr. Rohrlach dan rekannya menyadari bahwa mereka dapat memindai database untuk kromosom tambahan.
“Kami berpikir, ‘Tidak ada yang pernah memeriksa hal-hal semacam ini,'” kata Dr. Rohrlach.
Mereka menulis program yang menyortir fragmen DNA yang ditemukan berdasarkan kromosom. Program ini membandingkan DNA dari setiap tulang dengan seluruh sampel. Kemudian, program tersebut menemukan tulang-tulang tertentu yang memiliki jumlah urutan yang tidak biasa dari kromosom tertentu.
Dua hari setelah percakapan awal mereka, komputer telah menampilkan hasil mereka. “Ternyata dugaan kami benar,” kata Dr. Rohrlach, yang sekarang menjadi dosen di University of Adelaide di Australia.
Mereka menemukan bahwa koleksi institut tersebut termasuk enam tulang dengan DNA tambahan dari kromosom 21 — tanda sindrom Down. Tiga di antaranya milik bayi yang berusia setahun, dan tiga lainnya milik janin yang meninggal sebelum lahir.
Dr. Rohrlach juga melakukan tindak lanjut terhadap studi Dr. Cassidy pada tahun 2020. Dia menggunakan programnya untuk menganalisis sekuensing shotgun untuk kerangka Irlandia dan menemukan bahwa itu juga mengandung salinan tambahan kromosom 21, memvalidasi diagnosis awalnya.
Selain itu, Dr. Rohrlach menemukan satu lagi kerangka dengan salinan tambahan kromosom 18. Mutasi ini menyebabkan kondisi yang disebut sindrom Edwards, yang biasanya menyebabkan kematian sebelum lahir. Tulang-tulang tersebut berasal dari janin yang meninggal pada usia 40 minggu dan mengalami deformasi yang parah.
Survei baru ini tidak memungkinkan Dr. Rohrlach dan rekan-rekannya menentukan seberapa umum sindrom Down di masa lalu. Banyak anak dengan kondisi tersebut mungkin meninggal sebelum dewasa, dan tulang-tulang rapuh anak-anak kurang mungkin untuk terawetkan.
“Ada begitu banyak ketidakpastian dalam sampel, dan dalam apa yang bisa dan tidak bisa kita temukan,” kata Dr. Rohrlach. “Saya pikir akan menjadi seorang ahli statistik yang sangat berani jika mencoba membuat kesimpulan berlebihan dari angka-angka ini.”
Namun, Dr. Rohrlach menganggap signifikan bahwa tiga anak dengan sindrom Down dan satu dengan sindrom Edwards semuanya dimakamkan di dua kota tetangga di utara Spanyol antara 2.800 dan 2.400 tahun yang lalu.
Biasanya, orang dalam budaya itu dikremasi setelah kematian, tetapi anak-anak ini dimakamkan di dalam bangunan, terkadang dengan perhiasan. “Ini adalah bayi-bayi istimewa yang dimakamkan di rumah-rumah ini, untuk alasan yang saat ini belum kami pahami,” spekulasi Dr. Rohrlach.
Dr. Gresky tidak berpikir bahwa bukti tersebut membuatnya mungkin untuk mengecualikan kebetulan sebagai penyebab cluster kasus tersebut.
“Mungkin tulang-tulang di sana sangat terawetkan,” katanya. “Mungkin arkeolognya sangat baik dan terlatih sehingga mereka mengeluarkannya semua. Mungkin mereka dimakamkan dengan cara yang membuat lebih mudah untuk menemukannya.”
Meskipun demikian, Dr. Gresky menganggap studi baru ini sebagai kemajuan penting. Salah satunya, hal itu dapat memungkinkan arkeolog untuk membandingkan sisa-sisa yang diidentifikasi secara genetik dengan sindrom Down dan menemukan beberapa fitur tersembunyi yang umum di semua kerangka mereka.
Dan Dr. Gresky berharap bahwa para peneliti lain akan menggunakan DNA kuno untuk menerangi sejarah tersembunyi dari penyakit langka lainnya: “Kamu hanya harus mencarinya, dan kamu harus membicarakannya. Jika tidak, mereka akan tetap tidak terlihat.”