Какво ни казва 5700-годишната „дъвка“ за човека, който я е сдъвкал?

В детективските сериали и филми, където криминалистите играят главната роля в задвижването на сюжета, често можете да видите как човекът, който е оставил тези следи, е бил успешно идентифициран чрез фас от цигара или дъвка, залепена на масата. В реалния живот можете също да научите много за него от дъвка, която е била в устата на човек. Днес ще разгледаме изследване, в което учени от университета в Копенхаген са открили при разкопки „дъвка“, която е на приблизително 5700 години. Каква информация за хората биха могли да получат учените от находката си, за кого друг биха могли да разкажат древните дъвки и как това изследване може да повлияе на борбата с различни болести в бъдеще? Отговори на тези въпроси ни очакват в доклада на учените. Отивам.

Изследователска база

Основният герой на това изследване е брезова смола или брезов катран. Това кафяво-черно вещество се получава чрез варене на горния слой брезова кора (брезова кора) в затворен съд. При такива условия нагряването става без достъп до кислород, т.е. суха дестилация. По време на процеса на нагряване брезовата кора се превръща в катран.

В древни времена този процес се е извършвал в глинени съдове върху огън. В онези дни катранът обикновено се използва за обработка на каменни изделия като универсално лепило. Първите археологически находки на катран, използван от хората, датират от периода на палеолита.

Логично е катранът да се използва в „индустрията“, така да се каже. Въпреки това, археолозите са открили следи от зъби върху много парчета брезова смола. Защо нашите предци са дъвчели катран? Има няколко теории, които обясняват това. Първо, катранът бързо се втвърдява при охлаждане, така че дъвченето му може да се дължи на желанието да се затопли и да стане по-мек за работа. Има теория, според която катранът се дъвче за намаляване на болката, причинена от заболявания на устната кухина, тъй като катранът се счита за антисептик, макар и много слаб. Освен това някои изследователи смятат, че това е началото на денталната хигиена, а катранът е действал като древна четка за зъби. И най-забавната теория, но следователно не безсмислена, е удоволствието. Древните хора са можели да дъвчат смолата просто така, т.е. без основателна причина.

Приготвяне на брезова смола на практика.

Има много спекулации по темата за дъвченето на смола от древните хора, но никой не е правил много изследвания, които да дават конкретни резултати. Затова учени от университета в Копенхаген решиха да анализират парче сдъвкана смола, намерено при разкопки в южна Дания (1a). Проучване на пробата показа, че тя съдържа не само човешка ДНК, но и микробна ДНК, която може да разкаже повече за оралния микробиом. Открита е и ДНК от растения, които очевидно са били консумирани от древния човек, преди да дъвче смолата.

ДНК е толкова добре запазена, че учените са щастливи, че са успели да изолират пълния човешки геном. Този на пръв поглед незначителен факт всъщност е пробив в археологията и генетиката. Факт е, че пълният геном на древен човек преди това можеше да бъде получен изключително от неговите останки (обикновено кости).

Резултати от проучването

След като получиха „веществените доказателства“, археолозите започнаха поетапен анализ, за ​​да получат най-пълната информация за нашия „заподозрян“, който дъвчеше брезова смола.

Изображение #1

Радиовъглеродното датиране, което се извършва чрез промяна на количеството радиоактивен изотоп 14C в проба спрямо стабилните изотопи на въглерода, установи, че дъвката е на възраст между 5858 и 5661 години (1b). Това предполага, че образецът датира от периода на ранния неолит. Този период се нарича още „Нова каменна ера“, тъй като каменните изделия стават по-сложни и се появява технологията за шлайфане и пробиване на дупки.

Химическият анализ с помощта на инфрачервена спектроскопия с преобразуване на Фурие (FTIR) дава спектър, много подобен на съвременния брезов катран. GC/MS (газова хроматография/масспектрометрия) разкрива наличието на тритерпени бетулин и лупеол, което е доста често срещано в проби, взети от бреза (1c). Допълнително потвърждение, че пробата е от бреза, са следите от дикарбоксилни киселини и наситени мастни киселини, идентифицирани от същия GC/MS.

Така учените са установили, че пробата е брезова смола на възраст от 5858 до 5661 години (ранен неолит).

Следващата стъпка беше секвенирането на ДНК, което генерира приблизително 360 милиона базови двойки ДНК последователности, почти една трета от които могат да бъдат уникално съпоставени с човешкия референтен геном (hg19).

Сдвоените базови последователности на човешката ДНК показват всички характеристики, присъщи на ДНК на древните хора: сравнително къси средни дължини на фрагменти, често присъствие пурини* до разкъсване на шева и повишена честота на видими замествания цитозин* (C) включено тимин* (T) в 5' краищата на ДНК фрагменти.

Пурин* (C5N4H4) е най-простият представител на имидазо[4,5-d]пиримидините.

цитозин* (C4H5N3O) е органично съединение, азотна основа, производно на пиримидин.

Тимин* (C5H6N2O2) е производно на пиримидин, една от петте азотни бази.

Той също така генерира около 7.3 GB данни относно нечовешки последователности.

Пробата съдържа приблизително 30% ендогенна човешка ДНК. Това е сравнимо с добре запазените зъби и кости на древните хора.

Въз основа на връзката между последователностите на сдвоените бази, съответстващи на X и Y хромозомите, учените успяха да определят пола на древния любител на дъвка - женски.

За да се предвиди цветът на косата, очите и кожата, бяха получени генотипове за четиридесет и един SNP*които са включени в системата HIrisPlex-S.

SNP* (единичен нуклеотиден полиморфизъм) - разлики в ДНК последователността на един нуклеотид по размер в генома на представители на един и същи вид или между хомоложни области на хомоложни хромозоми.

Този анализ показа, че жената е мургава с тъмнокафява коса и сини очи.

Изображение #2

Учените откриха 593102 1000 SNPs в изследвания геном, които преди това са били генотипирани в база данни от >100 съвременни хора и >XNUMX публикувани преди това древни генома.

На изображението 2a показани са резултатите от анализа на главните компоненти. Този метод за намаляване на размерността на данните ни позволи да определим, че древната жена, чийто геном се изучава, най-вероятно е западен ловец-събирач (W.H.G.). Сравнение алели* съвременни хора и древна жена потвърдиха членството си в установена група (2b).

Алели* - различни видове от един и същи ген, разположени в едни и същи региони на хомоложни хромозоми. Алелите определят посоката на развитие на определен признак.

Тези резултати се потвърждават и от qpAdm анализ. Този анализ показва, че прост линеен модел, който предполага 100% WHG произход за древната жена, не може да бъде отхвърлен в полза на по-сложен модел (2s).

За широко характеризиране на таксономичния състав на нечовешки последователности в пробата беше използван MetaPhlan2, инструмент, специално проектиран за таксономично профилиране на получени къси последователности метод с пушка*.

Метод с пушка* - метод за секвениране на дълги участъци от ДНК, когато получаването на произволна масивна проба от клонирани ДНК фрагменти ви позволява да възстановите оригиналната ДНК последователност.

Изображение #3

На "оригами" 3a показва резултатите от анализ на главните компоненти, сравняващ микробния състав на изследваната проба и 689 профила на микробиоми от проекта за човешки микробиоми (HMP). Имаше групиране между примерните данни и данните от HMP, което означава, че те са много сходни. Това също се вижда на 3b, което показва микробния състав на смолата в сравнение със същия от две почвени проби (събирането е направено на едно и също място) и в сравнение с микробния състав на съвременния човек.

По-детайлният анализ на микробния състав показа наличието на бактерии Neisseria subflava и Rothia mucilaginosaИ Porphyromonas gingivalis, Танерела форзиция и Treponema denticola. Освен това са открити следи от вируса на Епщайн-Бар.

Няколко вида стрептококи, принадлежащи към групата МитисВключително и Streptococcus viridans и Стрептококова пневмония.

Таблица 1: Списък на всички нечовешки таксони, открити в пробата от брезов катран.

Консенсусен геном беше реконструиран от последователности с двойка бази S. pneumoniae и оценка на броя на хетерозиготните места. Резултатите показват наличието на няколко щама (снимка #4).

Изображение #4

За оценка на вирулентността на щамовете S. pneumoniaeизвлечени от древна смола, учените съпоставиха контиги (набор от припокриващи се ДНК сегменти) с пълна база данни от фактори на вирулентност, което им позволява да идентифицират известни гени вирулентност* S. pneumoniae.

Вирулентност* — степента на способността на щама да зарази изследвания организъм.

Двадесет и шест вирулентни фактора на S. pneumoniae бяха идентифицирани в древната проба, включително капсулни полизахариди (CPS), стрептококова енолаза (Eno) и пневмококов повърхностен антиген А (PsaA).

Анализът на древната проба от смола също разкри наличието на следи от два растителни вида: бреза (Betula pendula) и лешник (Corylus avellana). Освен това бяха открити около 50000 XNUMX последователности, които са свързани с зеленоглавата патица (Anas platyrhynchos, вид патица).

За по-подробно запознаване с нюансите на изследването препоръчвам да разгледате съобщават учените и Допълнителни материали на него.

Епилог

Това изследване с право може да се нарече уникално, предвид количеството получена информация. Преди това пълният геном на древен човек можеше да бъде възстановен изключително от неговите останки (кости и зъби), но в тази работа учените успяха да го получат от сдъвкана брезова смола.

Те открили, че древната дъвка на 5700 години е дъвкана от жена с тъмна кожа, тъмнокафява коса и сини очи. Това описание на външния вид още веднъж потвърждава, че по-светлата пигментация на кожата сред жителите на западната част на Евразия започва да се появява по-късно. В допълнение, такива външни характеристики са сравними с тези на представителите на западните ловци-събирачи, които вероятно включват жената, чийто геном е получен от пробата.

Предимството на изучаването на сдъвкана смола е, че дава информация относно микробния състав на устната кухина на древен човек. Този анализ показа наличието на няколко вида бактерии (Neisseria subflava, Rothia mucilaginosa, Porphyromonas gingivalis, Танерела форзиция и Treponema denticola). Освен това са открити следи от вируса на Epstein-Barr, което не е изненадващо, като се има предвид широкото разпространение на този вирус сред съвременните хора (90-95% от възрастното население са негови носители).

Открити са и няколко вида стрептококи от групата МитисВключително и Streptococcus viridans и Стрептококова пневмония.

Що се отнася до гастрономическите предпочитания на древната жена, оценката на нечовешки ДНК последователности, които също не са свързани с вируси или бактерии, открива следи от бреза, лешници и зеленоглави патици. Може да се предположи, че тези растения и животни са били основата на храната на древните хора от този период. Въпреки това има голям шанс ДНК на тези растения и животни да е попаднало в смолата, защото древната жена ги е консумирала малко преди да сдъвче смолата. С други думи, това може да е изолиран инцидент.

Защо смолата е отличен източник на древна човешка ДНК? Работата е там, че по време на процеса на дъвчене ДНК се „запечатва“ със смола и се съхранява в нея поради нейните асептични и хидрофобни свойства.

В бъдеще учените планират да анализират други намерени проби, които ще помогнат за по-нататъшното разбиране на живота на древните хора. В допълнение, микробният състав на древни проби дава представа за еволюцията на оралните микроби и някои патогени.

Независимо от това, събирането на толкова много информация за човек от парче сдъвкана смола, което той е изплюл преди 5700 години, е невероятно постижение. За някои информацията от миналото, особено толкова далечното, не е важна. Всъщност обаче колкото повече знаем за нашите предци, толкова повече разбираме истинската си същност.

Петък извън топ:

Видео за това как се произвеждат дъвки в съвременния свят.

Off-top 2.0:

Малко носталгия :)

Благодаря за гледането, бъдете любопитни и пожелавам страхотен уикенд на всички! 🙂

Малко реклами 🙂

Благодарим ви, че останахте с нас. Харесвате ли нашите статии? Искате ли да видите още интересно съдържание? Подкрепете ни, като направите поръчка или препоръчате на приятели, облачен VPS за разработчици от $4.99, уникален аналог на сървъри от начално ниво, който беше изобретен от нас за вас: Цялата истина за VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 ядра) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как да споделите сървър? (предлага се с RAID1 и RAID10, до 24 ядра и до 40GB DDR4).

Dell R730xd 2 пъти по-евтин в центъра за данни Equinix Tier IV в Амстердам? Само тук 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV от $199 в Холандия! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - от $99! Прочети за Как да изградим инфраструктура Corp. клас с използване на сървъри Dell R730xd E5-2650 v4 на стойност 9000 евро за стотинка?

Източник: www.habr.com