Potential of archeological fish bones in recovering DNA of European Anguillidae and Salmonidae.
Bilan sur l’accessibilité des ADNs à partir des pièces osseuses archéologiques chez lesles Anguillidae et Salmonidae européens
Abstract
As part of the PALEOFISH project, a total of 163 fish bones supposed Anguillidae (65) andSalmonidae (98), mainly vertebrae, from paleolithic to the late medieval period were converted into Illumina next-generation sequencing libraries following a dedicated ancient DNA extraction protocol from about 30 mg of bone material on average. We then developed a workflow in Genotoul's Galaxy to automate the data pre-processing (sequence clean-up and qualification pre/post clean-up), and alignment with reference genomes (FastQC, Fastp, BWA). We mapped all our individual sequence libraries against available Salmonidae and Anguillidae whole genomes from NCBI database, as well as other reference sequences for species of fish, bacteria, and vertebrates.In these results, the average read length after filtering was between 40 and 70 pb, with GCcontent around 50%. Most samples provided several millions of curated sequences reads:ranging from 2 to 19 million (with an average of 3.64 million for all samples; 3.3 million forSalmonidae and 4.5 million for Anguillidae). This study revealed both a high success rates in positive DNA sequencing from these archaeological samples and our ability to address their genetic identification of to the species level in Anguillidae (56 samples correctly mapped on 65) and Salmonidae (85 samples correctly mapped on 98 to Salmo sp.), i.e. 86% and 87%, success respectively. The mean percentage of endogenous DNA was high for both species. Endogenous DNA ranges from 1.49 to 76.8%, with an arithmetic mean of 38.3% for Anguillidae, and from 0.6 to 87.7%, with an arithmetic mean of 27.8%, for Salmonidae. These first steps of “genetic quality” estimates were a key to identify the potential in the use of calcified archaeological pieces in fish.
Dans le cadre du projet PALEOFISH, nous avons analysé un total de 163 pièces calcifiées de poisson, principalement des vertèbres, ayant été identifiées par les archéo-ichtyologues comme des Anguillidae (65) ou des Salmonidae (98), et datées du paléolithique à la fin de la période médiévale. L’extraction des ADNs anciens a été réalisée à partir d’une moyenne d'environ 30 mg de matière osseuse, selon un protocole dédié. Ces échantillons ont ensuite été convertis en banques Illumina et séquencés à faible profondeur. Pour automatiser le pré-traitement des données de séquençage (nettoyage des séquences et qualification pré/post nettoyage) et l'alignement avec les génomes de référence (FastQC, Fastp, BWA), nous avons développé un workflow sous Galaxy (Genotoul). Nous avons ainsi pu aligner toutes les séquences par rapport aux génomes de référence disponibles dans la base de données NCBI, chez l’ensemble des Salmonidae et Anguillidae, ainsi que sur d'autres génomes de référence de poissons, de bactéries et de vertébrés.Les résultats montrent une longueur moyenne des séquences après nettoyage comprise entre 40 et 70 pb, avec une teneur en GC d'environ 50 %. Les échantillons ont fourni de 2 à 19 millions de séquences (avec une moyenne arithmétique de 3,64 millions pour tous les échantillons ; 3,3 millions pour les Salmonidae et 4,5 millions pour les Anguillidae).Cette étude permet de révéler à la fois un taux de réussite élevé dans la production de séquences à l’échelle du génome de ces échantillons archéologiques et la capacité à aborder leur identification génétique au niveau spécifique chez les Anguillidae (56 échantillons correctement identifiés sur 65 totaux) et les Salmonidae (85 échantillons correctement identifiés sur 98 totaux à Salmo sp.), ce qui représente des taux de succès importants (86 % et 87 % respectivement). Le pourcentage moyen d'ADN endogène était également élevé pour les deux taxons : il varie de 1,5 à 76,8 %, avec une moyenne arithmétique de 38,3 % pour les Anguillidae, et de 0,6 à 87,7 %, avec une moyenne arithmétique de 27,8 %, pour les Salmonidae. Ces premières étapes d’évaluation quantitative (rendement total) et qualitative (taux d’ADN endogène) révèlent le potentiel d’utilisation des pièces archéologiques calcifiées chez les poissons.