Muinais-DNA-projekti

Kasvien ja eläinten jäänteiden geneettinen tutkimus lisää tietoamme menneisyydestä.

Tutkimme kasvien ja kotieläinten hyötykäytön historiaa vertailemalla omenan, humalan ja nautojen arkeologisia jäänteitä historiallisista (1800-1950 luvuilta) ja nykypäivän lajeista ja roduista kerättyihin aineistoihin. Lisäksi selvitämme lajien aDNA-viivakooditunnistukseen perustuvien menetelmien tuomaa lisäarvoa arkeologiselle tutkimukselle. Käytämme monipuolisesti uusimpia geneettisiä menetelmiä ja selvitämme muinaista luonnon monimuotoisuutta populaatio- ja lajitason geneettisestä vaihtelusta kasvi- ja eläinyhteisöjen lajikoostumuksessa havaittaviin eroihin.

Analysoidut näytteet ovat peräisin kahdelta merkittävältä arkeologiselta kohteelta: Humppilan Järvensuo 1:n kivikautiselta järviasuinpaikalta (n. 6000-2000 eaa.) ja Turun Katedraalikoulun paikalla sijainneelta keskiaikaiselta korttelialueelta (n. 1200-1500 jaa.). Molempien kohteiden kosteat kerrostumat ovat säilyttäneet erinomaisesti eloperäisiä materiaaleja.

Muinais-DNA-tutkimus (engl. ancient DNA eli aDNA) hyödyntää muinaisista eliöjäänteistä eristettyä DNA:ta tiedonlähteenä. Tämä menetelmä on mullistanut viime vuosina bioarkeologisen tutkimuksen. Kasveilla, sienillä ja eläimillä on DNA:ta tumassa ja mitokondriossa, kasveilla lisäksi viherhiukkasessa. Sopivissa olosuhteissa DNA saattaa säilyä vuosisatoja tai jopa -tuhansia. Niin elävistä kuin kuolleistakin eliöistä tallentuu niiden ympäristöön erilaisia jäänteitä, jotka sisältävät DNA:ta. Tätä kutsutaan ympäristö-DNA:ksi (engl. environmental DNA eli eDNA). Arkeologisissa aineistoissa eDNA säilyy maaperän ja vesistöjen sedimenttikerroksissa (environmental ancient DNA eli eaDNA), jota kutsutaan termillä sedaDNA.

aDNA-viivakoodaus (engl. DNA barcoding) on menetelmä, joka mahdollistaa biodiversiteetin eli tietyn ympäristövaiheen lajikirjon selvittämisen niin yksittäisistä fossiilifragmenteista kuin sedimenttinäytteistä (DNA metabarcoding). Analyysin avulla voidaan näin ollen tunnistaa näytteessä olevat eliölajit. Kun DNA:ta tutkitaan näin tarkasti, voidaan tuloksista tunnistaa eläinrotuja ja kasvilajikkeita ja jopa havaita yksilöiden välisiä eroja.

Tässä hankkeessa uusilla aDNA-tutkimusmenetelmillä saadaan lisätietoa kahden arkeologisen kohteen, Humppilan Järvensuo 1:n kivikautisen asuinpaikan ja Turun Katedraalikoulun keskiaikaisen kaupunkikorttelin menneisyydestä.

Muinais-DNA:lla voidaan tutkia kasvilajikkeita käyttäen yksilöiviä DNA-mikrosatelliitteja. Tutkimuksessa hyödynnetään arkeologisilta kohteilta löytyneitä humalan ja omenan siemeniä, joiden DNA:ta verrataan kasvitieteellisiin kokoelmanäytteisiin ja Luonnonvarakeskuksen humala- ja omenalajikkeista kokoamaan geneettiseen aineistoon. Hankkeessa saadaan tietoa kyseisten kasvilajikkeiden alkuperästä, niiden kulkeutumisreiteistä sekä kaupasta historiallisella ajalla. Kuvat Mia Lempiäinen-Avci.

Keskiajalla naudat olivat keskeinen osa maataloutta. Maidontuotannon lisäksi niiden avulla lannoitettiin ja kynnettiin pellot, joista saatiin ihmisten pääravinto eli vilja. Keskiajalla suomalaiset naudat eivät kuuluneet tarkasti määritettyihin rotuihin, vaan eläimillä saattoi olla hyvin erilaisia taustoja. Osa polveutui jo esihistoriallisella ajalla Suomen alueella kasvatetusta karjasta, osa puolestaan oli matkustanut tänne ihmisten mukana aivan hiljattain. Kaikkia yhdisti kuitenkin kyky sopeutua paikallisiin olosuhteisiin ja karjanhoitomenetelmiin. Ajan saatossa sinnikkäät yksilöt menestyivät parhaiten, ja vielä nykyäänkin maatiaisrotuisissa naudoissa on jäljellä näitä ominaisuuksia. Ne pärjäävät hyvin metsälaitumilla ja ovat tehokkaita rehunkäyttäjiä. Kuvat: Auli Bläuer.

Maailman biodiversiteetistä jopa 85 % koostuu selkärangattomiin kuuluvista lajeista, etenkin hyönteisistä. Suomesta tunnetaan yli 28 000 niveljalkaislajia, kuten kovakuoriaisia, muurahaisia, pistiäisiä ja punkkeja. Näiden ryhmien kovat ulkokuoret saattavat säilyä myös arkeologisissa kerrostumissa, mutta niitä on Suomessa tutkittu vasta vähän. Yleisimmät niveljalkaisfossiilijäänteet ovat eliöiden kovat osat, kuten jalat, leuat, toukkanahat ja -kotelot sekä kuoret. Näiden mikrofossiilien avulla saadaan tietoa alueella eläneestä lajistosta ja ympäristöolosuhteista ja siten välillisesti tietoa myös ihmisen toiminnasta ja esim. hygieniasta, ravinnosta ja erilaisten materiaalien käytöstä. Kuvat: Riikka Elo.

Humppilan Järvensuo 1:n kivikautisella asuinpaikalla otettiin sedimentti-DNA-näytteitä syksyllä 2023. Kaksi 290 cm syvyyteen ulottuvaa näytettä otettiin suokairalla nykyisen peltokerroksen alta noin 50 cm:n pätkissä. Näytteet asetettiin välittömästi steriileihin muoviputkiin ja säilytettiin viileässä. Kaira puhdistettiin huolellisesti jokaisen näytteenoton jälkeen. Kuvat: Tanja Ratilainen.

HUMPPILA, JÄRVENSUO 1

Umpeenkasvaneen Rautajärven etelärannalta löytyi 1980-luvulla turvepellon ojituksessa ja arkeologisissa koekaivauksissa kivikautisia esineitä, jotka viittasivat järvenrannalla yli 4000 vuotta sitten sijainneeseen asuinpaikkaan. Löydöissä oli myös maassamme harvinaisia hyvin säilyneitä puu-, kaarna- ja tuohiesineitä.

Paluu Järvensuolle mahdollistui 35 vuotta myöhemmin, kun Suomen Akatemia rahoitti Turun yliopiston tutkijatohtori Satu Koiviston hankkeen (2019–2022) Kaunista ja katoavaa: Kosteikkojen orgaanisten arkeologisten aineistojen kerrostuminen ja säilyminen. Uusissa kaivauksissa paikalta löytyi vielä runsaasti hyvin säilyneitä kivikautisia eloperäisiä aineistoja, kuten kalastusvälineiden osia, veistoksia, työkaluja ja paalurakenteita.

Kuva 1. (vasemmalla) Umpeenkasvanut Rautajärvi ja sen arkeologiset kohteet. Järvensuo 1 merkittynä kartalle punaisella tähdellä (paikkatietoaineistot: Museovirasto ja Maanmittauslaitos, kuva: S. Koivisto); (oikealla) Järvensuolta ojituksessa ja 1985 koekaivauksissa löytyneet kaksi melaa ja karhunpäinen puulusikka (Kuvat: Museovirasto ja S. Koivisto). Hankkeen uusin julkaisu on luettavissa: https://doi.org/10.15184/aqy.2023.180

TURKU, KATEDRAALIKOULU

Turun Vanhan Suurtorin reunalla sijaitsevan ruotsinkielisen lukion (Katedralskolan i Åbo) alueella tehtiin koulun peruskorjaushankkeen vuoksi arkeologisia tutkimuksia vuosina 2014–2018. Turun museokeskus teki kaivauksia koulun pää- ja siipirakennuksen alla sekä korttelin pihalla. Tutkimuksissa saatiin paljon uutta tietoa Turun kaupunkialueen varhaisimmista asutusvaiheista aina suurpaloon 1827 saakka. Paikalta löytyi myös harvinainen keskiaikainen latriini eli käymälälaatikko.

Kuva 2. (vasemmalla) Latriini oli käytön jälkeen täytetty mm. rakennusjätteellä. (keskellä) Latriini osin tyhjennettynä. Ympärillä puurakennusten jäännöksiä; (oikealla) Kiulu, luultavasti yöastia, jonka sisältä löytyi runsaasti kasvijäänteitä. Kuvat: Elina Saloranta / TMK. Latriinin sisältö valittiin jatkotutkimusten kohteeksi. Niiden tuloksista voit lukea: https://journal.fi/fennoscandiaarchaeologica/article/view/126597/76415

Lue lisää Järvensuo 1:n tutkimustuloksista:

Koivisto, S. 2023. Estuary and lacustrine fishing with stationary wooden structures in Neolithic Finland: Evidence from waterlogged sites. In: D. Groß & M. Rothstein (eds.) Changing Identity in a Changing World. Current Studies on the Stone Age in Northern Europe around 4000 calBCE, 53–62. https://www.sidestone.com/books/changing-identity-in-a-changing-world

Koivisto & Lahelma 2021. Between earth and water: A wooden snake figurine from the Neolithic site of Järvensuo 1. Antiquity 95(382): E19. https://doi.org/10.15184/aqy.2021.79

Koivisto, S. 2021. Järvensuo revival: Reinvestigation of the Neolithic wetland site of Järvensuo 1, south-west Finland. Fennoscandia archaeologica 38, 5–28. https://journal.fi/fennoscandiaarchaeologica/article/download/126590/76408

Lucquin et al. 2023. The impact of farming on prehistoric culinary practices throughout Northern Europe. PNAS, 120(43), e2310138120. https://doi.org/10.1073/pnas.231013812

Lue lisää Katedraalikoulun (2014–2015) tutkimustuloksista:

Bläuer, A., Hukantaival, S., Saarinen, R., Hirvilammi, M. ja Ratilainen, T. 2020. “Cattle phalanx gaming pieces from Turku, Finland. Lund Archaeological Review 24–25: 7–25.

Bläuer, A., Hukantaival, S., Saarinen, R., Hirvilammi, M., & Ratilainen, T. 2021. Pelataanko babkaa?: Naudanluisia pelinappuloita keskiaikaisesta Turusta. Pelitutkimuksen vuosikirja 74. https://pelitutkimus.journal.fi/article/view/107854

Pihlman, A., Saloranta, E., Krappala, K., & Ratilainen, T. 2021. Turun kaupunkia vanhempi asutus ja kaupungin synty: Tulkinta varhaisen keramiikka-aineiston ja luonnontieteellisten ajoitustulosten perusteella. SKAS 2, 2–37.

Auli Bläuer, dosentti, arkeo-osteologi, Arkeologia, Turun yliopisto

Riikka Elo, FT, biologi, Biodiversiteettiyksikkö, Turun yliopisto

Sanna Huttunen, (PI), dosentti, biologi, Biodiversiteettiyksikkö, Turun yliopisto

Satu Koivisto, dosentti, arkeologi, Arkeologia, Turun yliopisto ja post-doc-tutkija, Museum Lolland-Falster, Tanska

Mia Lempiäinen-Avci, FT, arkeobotanisti, Biodiversiteettiyksikkö, Turun yliopisto

Tanja Ratilainen, FT, arkeologi, Arkeologia, Turun yliopisto

JÄRVENSUO 1:N TUTKIMUKSIA:

Aalto, M. 1983. Humppilan Järvensuon neoliittisen asuinpaikan kasvimakrofossiileista. Karhunhammas 7, 88-95.

Aalto, M., Siiriäinen, A. & Vuorela, I. 1985. Humppila Järvensuo – A preinvestigation for an archaeological and palaeobotanical project in SW Finland. Iskos 5, 165-77.

Edgren, T. 1984. En paddelåra från stenåldern. Festskrift tillägnad Matts Dreijer på hans 80-årsdag 31.01.1981, 83-92. Ålands Folkminnesförbund. Bygdeserie nr 5.

Hannunniemi, J. 2022. Ihmistoiminnan ja luonnonolojen kehitys
Humppilan Rautajärvellä. Pro gradu, Määperägeologia, Turun yliopisto. https://www.utupub.fi/bitstream/handle/10024/173015/Hannuniemi_progradu.pdf

Pohjakallio, L. 2005. Uusia kivikautisia löytöjä Humppilan Järvensuolta. Lounais-Hämeen Kotiseutu- ja Museoyhdistyksen Vuosikirja 74, 7-19.

Siiriäinen, A. 1983. Humppilan Järvensuon kivikautinen löytöpaikka. Karhunhammas 7, 79-87.

Siiriäinen, A. 1987. Excavations at Järvensuo. NewsWarp 2, 11-2.

Vuorela, I. 2002. Siitepölyanalyysillä lisävalaistusta Humppilan Järvensuon esihistoriaan. Lounais-Hämeen Kotiseutu- ja Museoyhdistyksen Vuosikirja 71, 7-21.

KATEDRAALIKOULUN TUTKIMUKSIA:

Bläuer, A., Hukantaival, S., Saarinen, R., Hirvilammi, M. ja Ratilainen, T. 2020. Cattle phalanx gaming pieces from Turku, Finland. Lund Archaeological Review 24–25: 7–25.

Saloranta, E. 2019. Aurajoen rantojen rakentaminen kaupungin vanhalla ydinalueella ennen nykyisiä laitureita. In: Ratilainen, T. & Mustonen, R. (eds). Pitkin poikin Aurajokea: Arkeologisia tutkimuksia. Turun Museokeskus, 96–119. pitkin_poikin_e_kirja.pdf (turku.fi)

TULOSSA SYKSYLLÄ 2024: Yleisölle avoin luentosarja Muinais-DNA:n kertomaa Turun pääkirjastossa.

KEVÄÄLLÄ 2023: Projekti käyntiin!
https://skr.fi/ajankohtaista/muinaisista-dna-naytteista-evaita-tulevaisuuteen