У дэтэктыўных серыялах і фільмах, дзе крыміналісты гуляюць галоўную ролю рухавіка сюжэту, часцяком можна сустрэць, як па недакурку ад цыгарэты ці па жуйцы, прылепленай да стала, паспяхова вызначаўся чалавек, які пакінуў гэтыя сляды. У рэальным жа жыцці з жуйкі, якая пабыла ў роце чалавека, таксама можна пра яго шмат даведацца. Сёння мы з вамі разгледзім даследаванне, у якім навукоўцы з Капенгагенскага ўніверсітэта выявілі падчас раскопак «жуйку», узрост якой складае прыкладна 5700 гадоў. Якую інфармацыю аб чалавеку змаглі атрымаць навукоўцы са сваёй знаходкі, пра каго яшчэ змагла расказаць старажытная жуйка і як дадзенае даследаванне можа паўплываць на барацьбу з рознымі захворваннямі ў будучыні? Адказы на гэтыя пытанні чакаюць нас у дакладзе вучоных. Паехалі.
Аснова даследавання
Галоўным героем гэтага даследавання з'яўляецца бярозавая смала або бярозавы дзёгаць. Дадзеная карычнявата-чорная субстанцыя атрымліваецца шляхам варэння верхняга пласта кары бярозы (бяросты) у закрытым кантэйнеры. У такіх умовах адбываецца награванне без доступу кіслароду, г.зн. сухая перагонка. У працэсе награвання бяроста пераўтворыцца ў дзёгаць.
У старажытнасці гэты працэс выраблялі ў гліняных ёмістасцях на вогнішчы. Ужываўся дзёгаць у тыя часы звычайна для апрацоўкі каменных вырабаў у якасці ўніверсальнага клею. Першыя археалагічныя знаходкі дзёгцю, які прымяняецца чалавекам, датуюцца перыядам палеаліту.
Лагічна, што дзёгаць ужывалі ў "прамысловасці", так бы мовіць. Аднак на многіх кавалачках бярозавай смалы археолагі знаходзілі сляды зубоў. Чаму нашы продкі жавалі дзёгаць? Ёсць некалькі тэорый, якія тлумачаць гэта. Па-першае, дзёгаць хутка дубянее пры астуджэнні, таму яго перажоўванне магло быць злучана з жаданнем яго разагрэць і зрабіць мякчэйшым для працы. Ёсць тэорыя, якая сцвярджае, што дзёгаць жавалі для зніжэння болевых адчуванняў, выкліканых захворваннямі ротавай паражніны, бо дзёгаць лічыцца антысептыкам, хоць і вельмі слабым. Таксама некаторыя даследнікі лічаць, што гэта былі зародкі зубной гігіены, а дзёгаць выступаў у ролі старажытнай зубной шчоткі. І самая пацешная тэорыя, але таму не пазбаўленая сэнсу, гэтае задавальненне. Старажытныя людзі маглі жаваць смалу проста так, г.зн. без якіх-небудзь важкіх на тое прычын.
Выраб бярозавай смалы на практыцы.
Спекуляцый на тэму жавання смалы старажытнымі людзьмі дастаткова шмат, а вось даследаванні, якія даюць канкрэтныя вынікі, асабліва ніхто не праводзіў. Таму навукоўцы з Капенгагенскага ўніверсітэта вырашылі прааналізаваць кавалачак перажаваны смалы, знойдзены падчас раскопак на поўдні Даніі (1а). Вывучэнне ўзору паказала, што ў ім змяшчаецца не толькі ДНК чалавека, але і мікробная ДНК, якая можа больш расказаць аб мікрабіёме ротавай паражніны. Таксама былі знойдзены ДНК раслін, якія, відаць, былі ўжыты старажытным чалавекам у ежу перад жаваннем смалы.
ДНК настолькі добра захаваліся, цешацца навукоўцы, што ім атрымалася вылучыць поўны геном чалавека. Гэты нязначны на першы погляд факт насамрэч з'яўляецца прарывам у археалогіі і ў генетыцы. Справа ў тым, што поўны геном старажытнага чалавека раней маглі атрымаць выключна з яго астанкаў (як правіла, костак).
вынікі даследавання
Атрымаўшы «рэчыўны доказ» археолагі распачалі яго паэтапны аналіз для атрымання максімальна поўнай інфармацыі пра нашага «падазраванага», які жаваў бярозавую смалу.
Выява №1
Радыёвугляроднае датаванне, якое вырабляецца за рахунак змены ўтрымання ва ўзоры радыеактыўнага ізатопа 14C па стаўленні да стабільных ізатопаў вуглярода, распавяла, што век жованкі складае ад 5858 да 5661 гадоў (1b). Гэта сведчыць аб тым, што ўзор адносіцца да перыяду ранняга неаліту. Гэты перыяд таксама называюць «новакаменнае стагоддзе», паколькі вырабы з каменя сталі больш складанымі, з'явілася тэхналогія шліфавання і прасвідроўвання адтулін.
Хімічны аналіз з дапамогай інфрачырвонай спектраскапіі з Фур'е-пераўтварэннем (FTIR) даў спектр, вельмі падобны на сучасную бярозавую смалу. ГХ/МС (газавая храматаграфія/мас-спектраметрыя) выявіла наяўнасць трыцерпенаў бетуліну і люпеолу, што цалкам звыкла для ўзораў, узятых з бярозы (1c). Дадатковым пацверджаннем таго, што ўзор бярозавы, сталі выяўленыя той жа ГХ/МС сляды дыкарбонавых кіслот і насычаных тоўстых кіслот.
Такім чынам, навукоўцы высветлілі, што ўзор гэта бярозавая смала ва ўзросце ад 5858 да 5661 гадоў (ранні неаліце).
На наступным этапе праводзілася секвеніраванне ДНК, падчас якога было згенеравана каля 360 мільёнаў паслядоўнасцяў спараных падстаў ДНК, амаль трэць з якіх можа быць адназначна супастаўлена з эталонным геном чалавека (hg19).
Паслядоўнасцяў спараных падстаў ДНК чалавека паказалі ўсе прыкметы, уласцівыя ДНК старажытных людзей: дастаткова кароткія сярэднія даўжыні фрагментаў, частая наяўнасць пурынаў* да разрыву нітак і павялічаная частата бачных замен цытазіну* (с) на цімін* (Т) на 5′-канцах фрагментаў ДНК.
Пурын* (C5N4H4) - найпросты прадстаўнік імідаза [4,5-d]пірымідзінаў.
Цытозін* (C4H5N3O) - арганічнае злучэнне, азоцістая падстава, вытворнае пиримидина.
Цімін* (C5H6N2O2) - вытворнае пиримидина, адно з пяці азоцістых падстаў.
Таксама было згенеравана каля 7.3 Гб дадзеных датычна паслядоўнасцяў, якія не адносяцца да чалавечых.
Ва ўзоры было прыкладна 30% эндагеннай ДНК чалавека. Гэта супастаўна з добра захаванымі зубамі і косткамі старажытных людзей.
Зыходзячы з суадносін паміж паслядоўнасцямі спараных падстаў, якія адпавядаюць храмасомамі X і Y, навукоўцы змаглі вызначыць падлогу старажытнага аматара жованкі - жаночы.
Каб прадказаць колер валасоў, вачэй і скуры, былі выведзены генатыпы для сарака аднаго ОНП*, якія ўключаны ў сістэму .
ОНП* (Аднануклеатыдны палімарфізм) - адрозненні паслядоўнасці ДНК памерам у адзін нуклеатыдаў ў геноме прадстаўнікоў аднаго выгляду або паміж гамалагічнымі ўчасткамі гамалагічных храмасом.
Дадзены аналіз паказаў, што жанчына была цемнаскурай з цёмна-карычневымі валасамі і блакітнымі вачыма.
Выява №2
Навукоўцы выявілі 593102 ОНП ў доследным геноме, якія раней былі генатыпаваны ў базе дадзеных з> 1000 сучасных людзей і> 100 раней апублікаваных старажытных геномаў.
На малюнку 2а паказаны вынікі метаду галоўных кампанентаў. Дадзены метад памяншэння памернасці дадзеных дазволіў вызначыць, што старажытная жанчына, чый геном вывучаецца, хутчэй за ўсё ставіцца да заходніх паляўнічых-збіральнікаў.WHG). Параўнанне алеляў* сучасных людзей і старажытнай жанчыны пацвердзілі яе прыналежнасць да ўсталяванай групы (2b).
Алелі* - розныя віды аднаго і таго ж гена, размешчаныя ў аднолькавых участках гамалагічных храмасом. Алелі вызначаюць кірунак развіцця вызначанай прыкметы.
Гэтыя вынікі пацвярджаюцца яшчэ і qpAdm аналізам. Дадзены аналіз паказвае, што нельга адкідаць простую лінейную мадэль, якая прадугледжвае 100% паходжанне старажытнай жанчыны з групы WHG, для больш складанай мадэлі (2с).
Каб у агульных рысах ахарактарызаваць таксанамічны склад нечалавечых паслядоўнасцяў ва ўзоры, быў скарыстаны MetaPhlan2 — прылада, адмыслова распрацаваны для таксанамічнага прафілявання кароткіх паслядоўнасцяў, атрыманых. метадам драбавіку*.
Метад драбавіку* - метад секвеніравання доўгіх участкаў ДНК, калі атрыманне выпадковай масіраванай выбаркі кланаваных фрагментаў ДНК дазваляе аднавіць зыходную паслядоўнасць ДНК.
Выява №3
На «арыгамі» 3а паказаны вынікі метаду галоўных кампанентаў, у якім было праведзена параўнанне мікробнага складу які вывучаецца ўзору і 689 профіляў мікрабіёмаў з праекта «Мікробіем чалавека» (HMP). Паміж дадзенымі з узору і HMP дадзенымі выявілася кластарызацыя, гэта значыць яны былі шмат у чым падобныя. Гэта бачна і на 3b, дзе паказаны мікробны склад смалы ў параўнанні з аналагічным з двух вобразаў глебы (плота была выраблена ў адным месцы) і ў параўнанні з мікробным складам сучаснага чалавека.
Больш дэталёвы аналіз мікробнага складу паказаў наяўнасць бактэрый Нейсерыя подцветковая и Rothia mucilaginosa, а таксама Porphyromonas gingivalis, Таннерелла форзиция и Трепонема зубастая. Акрамя гэтага былі выяўлены сляды віруса Эпштэйна-Барр.
Таксама былі ідэнтыфікаваны некалькі відаў стрэптакокаў, якія належаць да групы. Мітыт, У тым ліку Streptococcus viridans и Пневмококк.
Табліца №1: пералік усіх нечалавечых таксонаў, выяўленых ва ўзоры бярозавай смалы.
Была праведзена рэканструкцыя кансэнсуснага геному з паслядоўнасцяў спараных падстаў С. пнеўманіі і ацэнка колькасці гетерозиготных участкаў. Вынікі паказалі наяўнасць некалькіх штамаў (малюнак №4).
Выява №4
Каб ацаніць вірулентнасць штамаў С. пнеўманіі, Вынятых з старажытнай смалы, навукоўцы супаставілі кантыгі (набор перакрываюцца сегментаў ДНК) з поўнай базай дадзеных фактару вірулентнасці, што дазваляе ідэнтыфікаваць вядомыя гены вірулентнасці* S.pneumoniae.
Вірулентнасць* - ступень здольнасці штаму заражаць які вывучаецца арганізм.
Было ідэнтыфікавана 26 фактараў вірулентнасці S. pneumoniae ў старажытным узоры, уключаючы капсульных поліцукрыды (CPS), стрэптакокавай еналаз (Eno) і пнеўмакокавай павярхоўны антыген A (PsaA).
Аналіз узору старажытнай смалы таксама паказаў наяўнасць у ім слядоў двух відаў раслін: бярозы (Betula pendula) і фундука (Corylus avellana). Акрамя таго было выяўлена каля 50000 паслядоўнасцяў, якія адносіліся да крыжанкі (Anas platyrhynchos, выгляд качак).
Для больш дэталёвага азнаямлення з нюансамі даследавання рэкамендую зазірнуць у и да яго.
Эпілог
Дадзенае даследаванне можна па праве назваць унікальным, улічваючы аб'ём атрыманай інфармацыі. Раней поўны геном старажытнага чалавека ўдавалася аднавіць выключна з яго астанкаў (костак і зубоў), аднак у дадзенай працы навукоўцам атрымалася атрымаць яго з перажаванай бярозавай смалы.
Яны высветлілі, што старажытную жуйку узростам 5700 гадоў жавала жанчына з цёмнай скурай, цёмна-карычневымі валасамі і блакітнымі вачыма. Такое апісанне знешнасці лішні раз пацвярджае, што больш светлая пігментацыя скуры сярод жыхароў заходняй часткі Еўразіі пачала праяўляцца пазней. Акрамя таго, падобныя вонкавыя характарыстыкі супастаўныя з такімі ў прадстаўнікоў заходніх паляўнічых-збіральнікаў, да якіх, як мяркуецца, і ставілася жанчына, чый геном быў атрыманы з узору.
Плюс вывучэнні перажаванай смалы складаецца ў тым, што яна дазваляе атрымаць інфармацыю датычна мікробнага складу паражніны рота старажытнага чалавека. Дадзены аналіз паказаў наяўнасць некалькіх відаў бактэрый.Нейсерыя подцветковая, Rothia mucilaginosa, Porphyromonas gingivalis, Таннерелла форзиция и Трепонема зубастая). Акрамя гэтага былі выяўлены сляды віруса Эпштэйна-Барр, што не дзіўна, улічваючы высокую ступень распаўсюджанасці гэтага віруса сярод сучасных людзей (90-95% дарослага насельніцтва з'яўляюцца яго носьбітамі).
Таксама было знойдзена некалькі відаў стрэптакокаў з групы Мітыт, У тым ліку Streptococcus viridans и Пневмококк.
Што да гастранамічных пераваг старажытнай жанчыны, то па адзнацы нечалавечых паслядоўнасцяў ДНК, якія таксама не ставіліся да вірусаў ці бактэрыям, былі знойдзеныя сляды бярозы, фундука і качак выгляду крыжанкі. Можна меркаваць, што менавіта гэтыя расліны і жывёлы былі асновай ежы старажытных людзей таго перыяду. Аднак ёсць вялікая верагоднасць, што ДНК гэтых раслін і жывёл патрапілі ў смалу, бо старажытная жанчына спажыла іх у ежу незадоўга да перажоўвання смалы. Іншымі словамі, гэта мог быць адзінкавы выпадак.
Чаму ж смала з'яўляецца выдатнай крыніцай ДНК старажытнага чалавека? Уся справа ў тым, што падчас жаванняў ДНК «запячатваецца» смалой і захоўваецца ў ёй, з прычыны асептычных і гідрафобных уласцівасцяў.
У далейшым вучоныя плануюць правесці аналіз іншых знойдзеных узораў, што дапаможа яшчэ лепш зразумець жыццё старажытных людзей. Акрамя таго, мікробны склад старажытных узораў дазваляе зразумець эвалюцыю спецыфічных для ротавай паражніны мікробаў і некаторых патагенных мікраарганізмаў.
Як бы там ні было, сабраць столькі інфармацыі аб чалавеку з кавалачка перажаванай смалы, якую ён выплюнуў 5700 гадоў таму, гэта неверагоднае дасягненне. Для кагосьці інфармацыя з мінулага, асабліва такога далёкага, не з'яўляецца важнай. Аднак, насамрэч, чым больш мы ведаем пра нашых продкаў, тым больш мы разумеем сябе сапраўдных.
Пятнічны оф-топ:
Ролік аб тым, як вырабляюць жавальную гумку ў сучасным свеце.
Оф-топ 2.0:
Трохі настальгіі 🙂
Дзякую за ўвагу, заставайцеся цікаўнымі і выдатных усім выходных, хлопцы! 🙂
Крыху рэкламы 🙂
Дзякуй, што застаяцеся з намі. Вам падабаюцца нашыя артыкулы? Жадаеце бачыць больш цікавых матэрыялаў? Падтрымайце нас, аформіўшы замову ці парэкамендаваўшы знаёмым, , унікальны аналаг entry-level сервераў, які быў прыдуманы намі для Вас: (даступныя варыянты з RAID1 і RAID10, да 24 ядраў і да 40GB DDR4).
Dell R730xd у 2 разы танней у дата-цэнтры Equinix Tier IV у Амстэрдаме? Толькі ў нас у Нідэрландах! Dell R420 – 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB – ад $99! Чытайце аб тым
Крыніца: habr.com