Pompei, capsula del tempo dell'Impero Romano: analisi paleogenomica dei resti umani rinvenuti nell'antica città

Abstract

La peculiare storia che ha vissuto l’antica città di Pompei ha fatto sì che essa abbia oggi un’importanza senza eguali in tutto il mondo. Per questo motivo il Parco Archeologico di Pompei è stato incluso all’interno dei patrimoni UNESCO. Gli scavi, già a partire dal XVIII secolo, hanno portato alla luce non solo ben preservati edifici pubblici e privati, ma anche numerosi resti umani riferibili alle vittime dell’eruzione del complesso Somma-Vesuvio avvenuta nel 79 e.c. Lo studio antropologico dei resti delle vittime è stato accompagnato, fin dalla metà degli anni ’90, dall’analisi del loro DNA limitato però alle tecniche in uso in quel periodo. Grazie alla convenzione firmata con il Laboratorio di Ricerche Applicate di Pompei, nel laboratorio di Antropologia Molecolare e Paleogenomica dell’Università degli Studi di Firenze sono stati campionati per questo progetto di ricerca più di 170 reperti, in maggioranza ossa e denti, allo scopo di analizzare il genoma degli individui che vivevano o si trovavano in quel preciso periodo a Pompei. Grazie all’applicazione di protocolli specifici per il recupero di molecole di DNA degradate e all’impiego delle più sofisticate tecnologie di sequenziamento NGS (Next Generation Sequencing), è stata rilevata un’ottima preservazione del DNA endogeno che, in alcuni casi, supera anche il 90%. Con un approccio multidisciplinare è stato studiato un ristretto gruppo di individui, alcuni dei quali legati da una relazione di parentela, che hanno perso la vita all’interno della stanza di una domus Pompeiana a causa del crollo del tetto e dell’inalazione dei fumi vulcanici. Per la prima volta è stata studiata la variabilità genomica di un esteso campione della popolazione a Pompei ricostruendo il genoma di 12 individui con una profondità media di sequenziamento 1x. La ricostruzione di questi genomi a basso coverage ha spinto verso l’applicazione di metodi di analisi che considerano l’incertezza associata ai genotipi piuttosto che la loro chiamata diretta. Dall’analisi delle componenti principali (PCA) e dell’Admixture emerge in città la presenza di una grande variabilità genomica se si confronta con quella delle altre popolazioni già studiate sia di epoche precedenti nello stesso territorio, sia coeve in più punti del continente Europeo. Infatti, a Pompei si ritrova un insieme di varianti genetiche identificate in precedenza non solo nella penisola Italiana, ma anche al di fuori di essa. I risultati delle analisi genomiche trovano ampio supporto dalle testimonianze storiche che vedono la crescita di Pompei successivamente al trasferimento della nobiltà dalla capitale dell’impero, anche per fini militari, e dai ritrovamenti archeologici all’interno della città indicandola come una delle più attive città commerciali e portuali del bacino del Mediterraneo.

The ancient city of Pompeii has a worldwide interest for its unique history, so that it is included in the UNESCO World Heritage. It represents a time capsule of Roman antiquity because buildings, monuments, sculptures, paintings and mosaics were preserved and remained intact, as well as food and personal objects related with daily life. Many human remains, belonging to people who died during the eruption of Vesuvius in 79 CE, have been unearthed thanks to the intense excavations of the archaeological site. Bone microstructures seem to be well preserved under 5-6 meters of pyroclastic materials, which also slowed down the DNA degradation process due to oxidative decay. Indeed, a first shallow shotgun sequencing of more than 170 human remains (mostly bones and in some cases even teeth) demonstrated a good preservation of ancient DNA (aDNA), exceeding even 90% in a few cases. This is the first time that a great number of individuals who lived or were in Pompeii for other reasons at the time of the eruption are studied from a population genomic perspective. Using a multidisciplinary approach, we studied human remains found in the same archaeological context, the so-called “Stanza degli Scheletri”. We were able to identify the minimum number of individuals who found shelter inside the room and a first-degree relationship between two of them. In addition, we observed high genomic variability even when studying a small sample of the population. Moreover, twelve genomic libraries with a good percentage of endogenous DNA preservation (>20%) were selected to perform a deep shotgun sequencing with the aim to obtain an average coverage of 1x. We used a whole-genome approach to analyse the genomic variability of individuals found in Pompei and to make comparisons between them and other ancient Eurasian populations published so far. The Principal Component Analysis (PCA) and the Admixture demonstrate the presence of an heterogeneous populations. In Pompeii we found genetic variants already observed in pre-Roman Italic populations and in coeval individuals from different parts of Europe. These results are supported by historical documents and archaeological findings that show Pompeii as one of the most active commercial and port cities of the Mediterranean.