พาเลโอจีโนมิกส์เป็นสาขาวิทยาศาสตร์ที่อิงกับการสร้างและการวิเคราะห์ ข้อมูล จีโนมในสิ่งมีชีวิต ที่สูญพันธุ์ วิธีการที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับการสกัดดีเอ็นเอโบราณ (aDNA) จากสิ่งประดิษฐ์ในพิพิธภัณฑ์แกนน้ำแข็ง แหล่งโบราณคดีหรือแหล่งบรรพชีวินวิทยา และ เทคโนโลยี การจัดลำดับรุ่นใหม่ได้กระตุ้นสาขานี้ ปัจจุบันสามารถตรวจจับ การ เปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม การอพยพของประชากรโบราณและความสัมพันธ์ระหว่างกัน ประวัติวิวัฒนาการของพืช สัตว์ และ สายพันธุ์ โฮโม ที่สูญพันธุ์ และการระบุลักษณะฟีโนไทป์ในภูมิภาคทางภูมิศาสตร์ต่างๆ นักวิทยาศาสตร์ยังสามารถใช้พาเลโอจีโนมิกส์เพื่อเปรียบเทียบบรรพบุรุษโบราณกับมนุษย์ในปัจจุบันได้^{[ 1 ]}ความสำคัญที่เพิ่มขึ้นของพาเลโอจีโนมิกส์นั้นเห็นได้ชัดจากข้อเท็จจริงที่ว่ารางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ประจำปี 2022 ได้รับการมอบให้แก่นักพันธุศาสตร์ชาวสวีเดนSvante Pääbo [1955-] ซึ่งทำงานด้านพาเลโอจีโนมิกส์

ในขั้นต้น การจัดลำดับดีเอ็นเอโบราณเกี่ยวข้องกับการโคลนชิ้นส่วนเล็กๆ ลงในแบคทีเรีย ซึ่งดำเนินการได้อย่างมีประสิทธิภาพต่ำเนื่องจากความเสียหายจากการออกซิเดชันที่ดีเอ็นเอโบราณได้รับในช่วงหลายพันปี^{[ 2 ]}ดีเอ็นเอโบราณวิเคราะห์ได้ยากเนื่องจากการย่อยสลายได้ง่ายโดยนิวคลีเอสสภาพแวดล้อมเฉพาะและสภาวะหลังการตายช่วยปรับปรุงการแยกและการวิเคราะห์จำเป็นต้องมีโปรโตคอล การสกัดและ การปนเปื้อน สำหรับการวิเคราะห์ที่เชื่อถือได้ ^{[ 3 ]}ด้วยการพัฒนาปฏิกิริยาลูกโซ่พอลิเมอเรส ( PCR ) ในปี 1983 นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาตัวอย่างดีเอ็นเอที่มีอายุได้ถึงประมาณ 100,000 ปี ซึ่งเป็นข้อจำกัดของชิ้นส่วนที่แยกได้ค่อนข้างสั้น ด้วยความก้าวหน้าในการแยก การขยาย การจัดลำดับ และการสร้างข้อมูลใหม่ ตัวอย่างที่มีอายุมากขึ้นเรื่อยๆ จึงสามารถวิเคราะห์ได้ ในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา ดีเอ็นเอไมโทคอนเดรียที่ มีจำนวนสำเนาสูง สามารถตอบคำถามได้มากมาย การเกิดขึ้นของ เทคนิค NGSกระตุ้นให้เกิดสิ่งต่างๆ มากขึ้น นอกจากนี้ การปฏิวัติทางเทคโนโลยีนี้ยังทำให้เกิดการเปลี่ยนผ่านจากพันธุศาสตร์โบราณไปสู่จีโนมิ กส์โบราณ ^{[ 1 ]}

PCR , NGSรุ่นที่สอง และวิธีการสร้างไลบรารีต่างๆ มีให้เลือกใช้ในการจัดลำดับ aDNA นอกเหนือจาก เครื่องมือ ทางชีวสารสนเทศ จำนวนมาก เมื่อจัดการกับวิธีการเหล่านี้แต่ละวิธี สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาว่า aDNA อาจมีการเปลี่ยนแปลงหลังการเสียชีวิต^{[ 2 ]}การเปลี่ยนแปลงเฉพาะเกิดขึ้นจาก:

• ข้อมูลลำดับรูปแบบการกลายพันธุ์พื้นฐาน (การกลายพันธุ์ C->T)
• ลิงก์ไขว้
• การกำจัดหมู่เอมีนของไซโตซีน (เพิ่มขึ้นเมื่อเข้าใกล้ปลายด้านอ่าน)
• การกำจัดสารบริสุทธิ์
• การแตกตัวของจีโนม

รูปแบบเฉพาะและการเริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถประมาณอายุของตัวอย่างได้

ในอดีต นักวิทยาศาสตร์วินิจฉัยความเสียหายหลังการเสียชีวิตโดยใช้ปฏิกิริยาเอนไซม์หรือโครมาโทกราฟีแก๊สร่วมกับแมสสเปกโทรสโกปี แต่ในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์เริ่มตรวจจับความเสียหายเหล่านั้นโดยใช้ข้อมูลลำดับการกลายพันธุ์ กลยุทธ์นี้ช่วยให้สามารถระบุการกลายพันธุ์ C->T ที่มากเกินไปหลังจากการรักษาด้วยยูราซิลดีเอ็นเอไกลโคซิเล ส ปัจจุบันนี้ มีการใช้การจัดลำดับแบบความเร็วสูง (HTS)เพื่อระบุการสูญเสียพิวรีน (กระบวนการที่ทำให้เกิดการแตกตัวของดีเอ็นเอหลังการเสียชีวิต ตัวอย่างที่อายุน้อยกว่าจะมีอะดีนีนมากกว่ากัวนีน ) การแตกของสายเดี่ยวในเกลียวคู่ของดีเอ็นเอ และตำแหน่งที่ไม่มีเบส (เกิดจากการกลายพันธุ์ C->T) ชิ้นส่วนดีเอ็นเอโบราณชิ้นเดียวสามารถจัดลำดับได้ตลอดความยาวด้วย HTS ด้วยข้อมูลเหล่านี้ เราสามารถสร้างการกระจายที่แสดงถึงเส้นโค้งการลดลงของขนาด ซึ่งช่วยให้สามารถเปรียบเทียบเชิงปริมาณโดยตรงของการแตกตัวในตัวอย่างต่างๆ ผ่านพื้นที่และสภาพแวดล้อมได้ ตลอดเส้นโค้งการลดลงนั้น สามารถหาความยาวมัธยฐานของชิ้นส่วนดีเอ็นเอโบราณที่กำหนดได้ ความยาวนี้สะท้อนถึงระดับการแตกตัวหลังจากเสียชีวิต ซึ่งโดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิการสะสม^{[ 4 ]}

สามารถสร้างไลบรารีที่แตกต่างกันสองแบบสำหรับการจัดลำดับดีเอ็นเอโบราณโดยใช้PCRสำหรับ การขยาย จีโนม :

• คลังดีเอ็นเอสายคู่ (คลังดีเอ็นเอ dsDNA)
• คลังดีเอ็นเอสายเดี่ยว (ssDNA library)

วิธีแรกสร้างขึ้นโดยใช้แนวทางปลายทู่ เทคนิคนี้ใช้อะแดปเตอร์สองแบบที่แตกต่างกัน อะแดปเตอร์เหล่านี้จะจับกับชิ้นส่วนแบบสุ่ม และสามารถขยายได้ ชิ้นส่วนที่ไม่มีอะแดปเตอร์ทั้งสองจะไม่สามารถขยายได้ ทำให้เกิดข้อผิดพลาด เพื่อลดข้อผิดพลาดนี้ จึง มีการนำวิธีการเชื่อมต่อแบบ Illumina T/A มาใช้ วิธีนี้ประกอบด้วยการใส่หาง A ลงในตัวอย่าง DNA เพื่ออำนวยความสะดวกในการเชื่อมต่ออะแดปเตอร์ที่มีหาง T ในวิธีการนี้ เราได้ปรับการขยาย aDNA ให้เหมาะสมที่สุด

เพื่อให้ได้ไลบรารี ssDNA ขั้นแรก DNA จะถูกทำให้เสียสภาพด้วยความร้อน จากนั้น ssDNA ที่ได้จะถูกเชื่อมต่อกับอะแดปเตอร์สองตัวเพื่อสร้างสายเสริมและสุดท้ายจึงใช้PCR ^{[ 4 ]}

เนื่องจาก aDNA อาจมี DNA ของแบคทีเรียหรือจุลินทรีย์อื่นๆ ปะปนอยู่ กระบวนการนี้จึงจำเป็นต้องมีการเพิ่มความเข้มข้น เพื่อแยกส่วนประกอบภายในและภายนอก จึงมีการใช้วิธีการต่างๆ ดังนี้:

• การเพิ่มความเข้มข้นของแม่แบบที่เสียหาย: ใช้เมื่อสร้างไลบรารี ssDNA เนื่องจากวิธีนี้มุ่งเป้าไปที่ความเสียหายของ DNA เมื่อพอลิเมอเรส Bst เติมรอยแตก ตัวอย่างจะได้รับการบำบัดด้วยยูราซิล DNA ไกลโคซิเลสและเอนโดนิวคลีเอส VIII สารประกอบเหล่านี้จะโจมตีไซต์ที่ไม่มีเบส DNA ที่ไม่เสียหายจะยังคงติดอยู่กับ ลูกปัด พาราแมกเนติกที่เคลือบด้วยสเตรปตาไวดีนและสามารถแยกออกจากตัวอย่างได้ วิธีนี้มีความเฉพาะเจาะจงสำหรับตัวอย่างจากนีแอนเดอร์ทัลในยุคไพลสโตซีนตอนปลาย^{[ 5 ]}
• การเพิ่มความเข้มข้นของเป้าหมายโดยไม่ต้องต่อเติมในสารละลาย: วิธีนี้อาศัยการจับคู่ระหว่างเป้าหมายและโพรบ วิธีนี้ต้องมีการทำให้ DNA เสียสภาพก่อน จากนั้นจึงสอดโพรบที่ซ้อนทับกันไปตามบริเวณเป้าหมาย จากนั้นใช้ PCR เพื่อเพิ่มปริมาณ DNA และสุดท้ายเชื่อม DNA เข้ากับ อะแดปเตอร์ ที่ติดไบ โอติน วิธี นี้มีประโยชน์สำหรับตัวอย่างจากบรรพบุรุษของมนุษย์ยุคโบราณ
• การเพิ่มความเข้มข้นของเป้าหมายในเฟสของแข็ง: ในวิธีนี้ จะใช้ ไมโครอาร์เรย์และ วิธี PCR แบบเรียลไทม์ควบคู่ไปกับการคัดกรองด้วยการจัดลำดับแบบช็อตกัน
• การเพิ่มความเข้มข้นของจีโนมทั้งหมด: ใช้สำหรับการจัดลำดับจีโนมทั้งหมดของบุคคลเดียว มีการใช้ Whole-genome In-Solution Capture (WISC) ^{[ 6 ]}วิธีนี้เริ่มต้นด้วยการเตรียมไลบรารีโพรบ RNA ทั่วทั้งจีโนมจากสายพันธุ์ที่มีจีโนมที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับจีโนมเป้าหมายในตัวอย่าง DNA ^{[ 4 ]}

ปัจจุบันการศึกษาวิจัยหลายชิ้นในสาขาต่างๆ ได้นำไปสู่ข้อสรุปว่าประชากรที่ไม่ใช่ชาวแอฟริกันในปัจจุบันเป็นผลมาจากการกระจายตัวในสายพันธุ์ ต่างๆ ของ ประชากรบรรพบุรุษที่มีโครงสร้างที่ดีซึ่งเป็นตัวเอกของการขยายตัวออกจากแอฟริกา โดยที่ประชากรกลุ่มนี้ได้นำมรดกทางพันธุกรรม ของชาวแอฟริกันบางส่วน ติดตัวไปด้วย ในบริบทนี้ การวิเคราะห์ดีเอ็นเอโบราณมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทดสอบสมมติฐานที่ได้กำหนดไว้แล้วและเพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ ประการแรก การวิเคราะห์นี้ช่วยให้สามารถจำกัดช่วงเวลาและโครงสร้างของปรากฏการณ์การกระจายตัวนี้ได้ โดยให้การปรับเทียบอัตราการกลายพันธุ์ของออโตโซมและไมโทคอนเดรีย [ ^{7 ] การ} วิเคราะห์ การผสมผสานแสดงให้เห็นว่าอย่างน้อยสอง เหตุการณ์ การไหลของยีน ที่เป็นอิสระ ได้เกิดขึ้นระหว่างบรรพบุรุษของมนุษย์ยุคใหม่และมนุษย์โบราณ เช่น ประชากร นีแอนเดอร์ทาลและเดนิโซแวนซึ่งเป็นหลักฐานสนับสนุนแบบจำลอง "การทดแทนที่รั่วไหล" ของประวัติศาสตร์ประชากรมนุษย์ยูเรเซีย จากข้อมูลทั้งหมดนี้ การแยกสายเลือดของมนุษย์ที่ไม่ใช่เชื้อสายแอฟริกันเกิดขึ้นประมาณ 45,000 – 55,000 ปี ก่อนคริสตกาล^{[ 7 ]}นอกจากนั้น ในหลายกรณี ดีเอ็นเอโบราณยังช่วยให้สามารถติดตามกระบวนการทางประวัติศาสตร์ที่นำไปสู่โครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรในปัจจุบัน ซึ่งจะทำได้ยากหากอาศัยเพียงการวิเคราะห์จีโนมในปัจจุบันเท่านั้น ในบรรดาคำถามที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขเหล่านี้ คำถามที่ได้รับการศึกษามากที่สุดบางส่วน ได้แก่ อัตลักษณ์ของผู้อาศัยกลุ่มแรกในทวีปอเมริกา การตั้งถิ่นฐานในยุโรป และต้นกำเนิดของการเกษตรในยุโรป^{[ 1 ]}

การวิเคราะห์ดีเอ็นเอโบราณช่วยให้สามารถศึกษาการกลายพันธุ์ของลักษณะทางฟีโนไทป์ที่เกิดขึ้นตามการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมและพฤติกรรมของมนุษย์ การอพยพไปยังถิ่นที่อยู่ใหม่ การเปลี่ยนแปลงด้านอาหาร (ตามการเปลี่ยนผ่านไปสู่เกษตรกรรม) และการสร้างชุมชนขนาดใหญ่ นำไปสู่การที่มนุษย์เผชิญกับสภาวะใหม่ๆ ซึ่งท้ายที่สุดแล้วส่งผลให้เกิดการ ปรับตัวทางชีวภาพ

การอพยพของมนุษย์ออกจากแอฟริกาไปยังละติจูดที่สูงขึ้นทำให้ได้รับแสงแดดน้อยลง เนื่องจาก รังสี UVAและUVBมีความสำคัญต่อการสังเคราะห์วิตามินดีซึ่งควบคุมการดูดซึมแคลเซียมและจำเป็นต่อสุขภาพกระดูก การอาศัยอยู่ในละติจูดที่สูงขึ้นจึงหมายถึง การสังเคราะห์ วิตามินดี ที่ลดลงอย่างมาก ส่งผลให้เกิด แรงกดดันในการคัดเลือกใหม่ต่อลักษณะสีผิว โดยสีผิวที่อ่อนกว่าจะได้รับความนิยมในละติจูดที่สูงขึ้น ยีนที่สำคัญที่สุดสองตัวที่เกี่ยวข้องกับการสร้างเม็ดสีผิวคือ SLC24A5 และ SLC45A2 ปัจจุบันอัลลีล "ผิวสีอ่อน" ของยีนเหล่านี้ได้รับการตรึงไว้ในยุโรปแต่เพิ่งมีความถี่ค่อนข้างสูงเมื่อไม่นานมานี้ (ประมาณ 5000 ปีที่แล้ว) ^{[ 7 ]}กระบวนการลดเม็ดสีที่ช้าเช่นนี้ชี้ให้เห็นว่าชาวยุโรปโบราณอาจเผชิญกับผลเสียของการผลิตวิตามินดีต่ำ เช่น ภาวะเกี่ยวกับกระดูกและกล้ามเนื้อ และภาวะหัวใจและหลอดเลือด อีกสมมติฐานหนึ่งคือชาวยุโรปก่อนยุคเกษตรกรรมอาจได้รับวิตามินดีตามความต้องการผ่านทางอาหาร (เนื่องจากเนื้อสัตว์และปลาประกอบด้วยวิตามินดีบางส่วน) ^{[ 8 ]}

หนึ่งในตัวอย่างสำคัญของการปรับตัวภายหลังการเปลี่ยนมาบริโภคอาหารเกษตรกรรมคือ การคงอยู่ของการผลิต เอนไซม์ แลคเตสในวัยผู้ใหญ่ เอนไซม์นี้จำเป็นต่อการย่อยแลคโตสที่มีอยู่ในนมและผลิตภัณฑ์อาหาร และการขาดเอนไซม์นี้จะนำไปสู่อาการท้องเสียหลังจากการบริโภคผลิตภัณฑ์เหล่านี้ การคงอยู่ ของแลคเตสส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยการกลายพันธุ์ของเบสเดี่ยวในยีน MCM6 และข้อมูลดีเอ็นเอโบราณแสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์นี้กลายพันธุ์เป็นเรื่องปกติในช่วง 5,000 ปีที่ผ่านมา ซึ่งเป็นเวลาหลายพันปีหลังจากเริ่มมีการปฏิบัติการผลิตนม^{[ 7 ]}ดังนั้น แม้ในกรณีของการคงอยู่ของแลคเตส ก็ยังมีความล่าช้าของเวลาอย่างมากระหว่างการเริ่มต้นของนิสัยใหม่และการแพร่กระจายของอัลลีลที่ปรับตัวได้ ดังนั้นการบริโภคนมอาจถูกจำกัดไว้เฉพาะเด็กหรือผลิตภัณฑ์ที่มีแลคโตสน้อยลง

อีกตัวอย่างหนึ่งของการกลายพันธุ์ที่ได้รับการคัดเลือกในเชิงบวกจากการเปลี่ยนมาทำการเกษตรคือจำนวนสำเนาของยีน AMY1 ยีน AMY1 เข้ารหัสเอนไซม์ย่อยแป้งอะไมเลสที่มีอยู่ในน้ำลาย และมนุษย์ยุคใหม่มีจำนวนสำเนาของยีนนี้มากกว่าลิงชิมแปนซี^{[ 8 ]}

ระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ได้รับการคัดเลือกอย่างเข้มข้นมานับพันปี โดยปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมของเชื้อโรคต่างๆ การเปลี่ยนแปลงทางสิ่งแวดล้อมและวัฒนธรรมหลายอย่างได้สร้างแรงกดดันในการคัดเลือกต่อยีนที่เกี่ยวข้องกับภูมิคุ้มกันต่างๆ ตัวอย่างเช่น การอพยพทำให้มนุษย์สัมผัสกับถิ่นที่อยู่ใหม่ๆ ที่มีเชื้อโรคหรือพาหะนำโรคใหม่ๆ (เช่น ยุง) นอกจากนี้ การเปลี่ยนมาทำการเกษตรยังทำให้มนุษย์สัมผัสกับเชื้อโรคและสภาวะสุขภาพที่แตกต่างกัน ทั้งเนื่องจากความหนาแน่นของประชากรที่เพิ่มขึ้นและการอาศัยอยู่ใกล้กับปศุสัตว์ อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องยากที่จะเชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงของจีโนมโบราณเฉพาะอย่างกับการเพิ่มความต้านทานต่อเชื้อโรคบางชนิดโดยตรง เนื่องจากความกว้างใหญ่และความซับซ้อนของระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ นอกจากการศึกษาการเปลี่ยนแปลงในระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์โดยตรงแล้ว ยังสามารถศึกษาจีโนมโบราณของเชื้อโรค เช่น เชื้อโรคที่ก่อให้เกิดวัณโรคโรคเรื้อนกาฬโรคฝีดาษหรือมาลาเรียได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่น นักวิจัยค้นพบว่าเชื้อYersinia pestis ทุกสายพันธุ์ ก่อน 3600 ปีที่แล้วขาด จีน ymtซึ่งจำเป็นต่อการอยู่รอดของเชื้อก่อโรคในลำไส้ของหมัด[ ^{8 ] สิ่ง} นี้ชี้ให้เห็นว่าในอดีต โรคระบาดอาจมีความรุนแรงน้อยกว่าเมื่อเทียบกับ การระบาด ของ Y. pestisในยุคหลังๆ

การศึกษาดีเอ็นเอโบราณสนับสนุนหรือยืนยัน^{[ 9 ]}ว่าวิวัฒนาการของมนุษย์ในช่วงไม่นานมานี้ในการต้านทานการติดเชื้อจากเชื้อโรคยังเพิ่ม ความเสี่ยงต่อ โรคอักเสบในชาวยุโรปหลังยุคหินใหม่ในช่วง 10,000 ปีที่ผ่านมา โดยประเมินลักษณะ ความแข็งแกร่ง และเวลาเริ่มต้นของการคัดเลือกเนื่องจากเชื้อโรค^{[ 10 ]}

สัตว์ มีกระดูกสันหลังที่ไม่ใช่โฮมินินหลายชนิด เช่น แมมมอธโบราณหมีขั้วโลกสุนัขและม้าได้รับการสร้างขึ้นใหม่โดยการกู้คืนดีเอ็นเอโบราณจากฟอสซิลและตัวอย่างที่เก็บรักษาไว้ในอุณหภูมิต่ำหรือที่สูง การศึกษาแมมมอธพบได้บ่อยที่สุดเนื่องจากมีเนื้อเยื่ออ่อนและขนจำนวนมากจากชั้นดินเยือกแข็ง และใช้เพื่อระบุความสัมพันธ์และการเปลี่ยนแปลงทางประชากรกับช้าง ในยุคปัจจุบัน การศึกษาหมีขั้วโลกดำเนินการเพื่อระบุผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่อวิวัฒนาการและความหลากหลายทางชีวภาพการศึกษาสุนัขและม้าให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการเลี้ยงสัตว์ในพืช ดีเอ็นเอโบราณได้รับการแยกจากเมล็ดละอองเรณูและเนื้อไม้มีการระบุความสัมพันธ์ระหว่างข้าวบาร์เลย์โบราณและข้าวบาร์เลย์ ในปัจจุบัน การประยุกต์ใช้อีกอย่างหนึ่งคือการตรวจจับกระบวนการเลี้ยงและการปรับตัวของข้าวโพดซึ่งรวมถึงยีนสำหรับ ความทนทานต่อ ภัยแล้งและปริมาณน้ำตาล^{[ 1 ]}

การวิเคราะห์จีโนมโบราณของมนุษย์ยุคใหม่ทางกายวิภาคศาสตร์ได้ปฏิวัติวิธีการศึกษาการอพยพ การเปลี่ยนแปลง และวิวัฒนาการของประชากรอย่างสิ้นเชิงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม ยังมีอีกหลายสิ่งที่ยังไม่ทราบ ปัญหาแรกและชัดเจนที่เกี่ยวข้องกับแนวทางนี้ ซึ่งจะได้รับการแก้ไขบางส่วนด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคนิคการสกัด DNA โบราณ คือความยากลำบากในการกู้คืนจีโนมโบราณที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดี ซึ่งเป็นความท้าทายที่พบได้โดยเฉพาะในแอฟริกาและเอเชีย ซึ่งมีอุณหภูมิสูงกว่าในภูมิภาคที่หนาวเย็นอื่นๆ ของโลก นอกจากนี้ แอฟริกายังเป็นทวีปที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรม มากที่สุดในบรรดาทวีปทั้งหมด ^{[ 7 ]} นอกจากการเสื่อมสภาพของ DNA แล้ว การปนเปื้อนจากภายนอกยังจำกัดกระบวนการลำดับและการประกอบจีโนมโบราณอีกด้วย^{[ 1 ]}เนื่องจากเราไม่มี DNA โบราณที่มาจากยุคสมัยและภูมิภาคที่บรรพบุรุษดั้งเดิมของประชากรที่ไม่ใช่ชาวแอฟริกันในปัจจุบันอาศัยอยู่ เราจึงยังรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับโครงสร้างและที่ตั้งของพวกเขา ความท้าทายประการที่สองและสำคัญกว่าที่เรื่องนี้ต้องเผชิญคือ การกู้คืนดีเอ็นเอจากมนุษย์ยุคใหม่ตอนต้น (100,000 – 200,000 ปีก่อน) ข้อมูลเหล่านี้ ร่วมกับจีโนมโบราณจำนวนมากที่จะนำมาวิเคราะห์ และความรู้เกี่ยวกับช่วงเวลาและการกระจายตัวของการผสมผสานทางพันธุกรรมของบรรพบุรุษ จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างประวัติศาสตร์ของเผ่าพันธุ์มนุษย์ได้ง่ายขึ้น อันที่จริง การรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ทางพันธุกรรมของเราจะช่วยให้เราติดตามวิวัฒนาการของมนุษย์ได้ไม่เพียงแต่ในแง่ของการอพยพและการคัดเลือกโดยธรรมชาติเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในแง่ของวัฒนธรรมด้วย ในทศวรรษหน้า สาขาการวิจัยด้านบรรพจีโนมิกส์จะมุ่งเน้นความสนใจไปที่สามหัวข้อหลัก ได้แก่ การกำหนดปฏิสัมพันธ์ของมนุษย์ในอดีตในรายละเอียดระดับละเอียดโดยการสุ่มตัวอย่างที่หนาแน่นขึ้น การทำความเข้าใจว่าปฏิสัมพันธ์เหล่านี้มีส่วนช่วยในการเปลี่ยนแปลงทางการเกษตรอย่างไรโดยการวิเคราะห์ดีเอ็นเอจากภูมิภาคที่ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ และสุดท้าย การหาปริมาณการมีส่วนร่วมของการคัดเลือกโดยธรรมชาติต่อลักษณะทางฟีโนไทป์ในปัจจุบัน เพื่อตีความข้อมูลทั้งหมดนี้ นักพันธุศาสตร์จะต้องร่วมมือกับนักประวัติศาสตร์ เช่นเดียวกับที่พวกเขาเคยทำกับนักมานุษยวิทยาและนักโบราณคดี มา แล้ว^{[ 7 ]}

จริยธรรมชีวภาพในด้านพันธุศาสตร์โบราณเกี่ยวข้องกับคำถามทางจริยธรรมที่เกิดขึ้นในการศึกษาซากมนุษย์โบราณ เนื่องจากความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างนักวิทยาศาสตร์ รัฐบาล และชน พื้นเมือง นอกจากนี้ การศึกษาพันธุศาสตร์โบราณยังมีศักยภาพที่จะทำลายประวัติศาสตร์และอัตลักษณ์ของชุมชนหรือบุคคล ตลอดจนเปิดเผยข้อมูลที่น่าประณามเกี่ยวกับลูกหลานของพวกเขา ด้วยเหตุผลเหล่านี้ การศึกษาประเภทนี้จึงยังคงเป็นเรื่องละเอียดอ่อน การศึกษาพันธุศาสตร์โบราณอาจมีผลเสียส่วนใหญ่เนื่องจากความไม่สอดคล้องกันระหว่างหลักการทางจริยธรรมและการปฏิบัติ ในความเป็นจริง ซากของบรรพบุรุษมักถูกพิจารณาในทางกฎหมายและวิทยาศาสตร์ว่าเป็น "สิ่งประดิษฐ์" มากกว่า "มนุษย์" ซึ่งเป็นข้ออ้างสำหรับการกระทำที่น่าสงสัยและการขาดการมีส่วนร่วมจากชุมชนดังนั้น การทดสอบซากบรรพบุรุษจึงถูกนำมาใช้ในข้อพิพาท การเรียกร้องในสนธิสัญญา การส่งคืน หรือคดีทางกฎหมายอื่น ๆ การตระหนักถึงความสำคัญและความอ่อนไหวของหัวข้อนี้กำลังมุ่งไปสู่พันธสัญญาทางจริยธรรมและแนวทางปฏิบัติที่สามารถนำไปใช้ได้ในบริบทต่างๆ เพื่อรักษาศักดิ์ศรีของซากบรรพบุรุษและหลีกเลี่ยงปัญหาทางจริยธรรม^{[ 11 ]}สุดท้ายนี้ อีกหนึ่งพื้นที่บุกเบิกที่น่าสนใจคือโครงการที่เรียกว่า "การฟื้นคืนชีพสัตว์ที่สูญพันธุ์" ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อฟื้นคืนชีพสัตว์ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว เช่น แมมมอธ โครงการนี้ซึ่งดูเหมือนจะเป็นไปได้ด้วย เทคโนโลยี CRISPR/Cas9นั้น อย่างไรก็ตาม มีความเชื่อมโยงอย่างมากกับปัญหาทางจริยธรรมหลายประการ^{[ 1 ]}

• พันธุศาสตร์โบราณ
• อาร์คีโอเจเนติกส์