U detektivskim serijama i filmovima, gdje kriminolozi imaju glavnu ulogu pokretača radnje, često možete vidjeti kako je osoba koja je ostavila ove tragove uspješno identificirana po opušku cigarete ili žvakaćim gumama zalijepljenim za stol. U stvarnom životu, takođe možete naučiti mnogo o njemu iz žvakaće gume koja je bila u nečijim ustima. Danas ćemo pogledati studiju u kojoj su naučnici sa Univerziteta u Kopenhagenu otkrili "žvaku" tokom iskopavanja, koja je stara otprilike 5700 godina. Koje su informacije o ljudima naučnici mogli dobiti iz njihovog nalaza, o kome bi još mogla govoriti drevne žvakaće gume i kako bi ovo istraživanje moglo utjecati na borbu protiv raznih bolesti u budućnosti? Odgovori na ova pitanja očekuju nas u izvještaju naučnika. Idi.
Osnova istraživanja
Glavni lik ove studije je brezova smola ili brezov katran. Ova smeđe-crna tvar se dobiva kuhanjem gornjeg sloja brezove kore (kore breze) u zatvorenoj posudi. U takvim uslovima do zagrevanja dolazi bez pristupa kiseoniku, tj. suha destilacija. Tokom procesa zagrijavanja, kora breze se pretvara u katran.
U davna vremena, ovaj proces se odvijao u glinenim posudama iznad vatre. U to vrijeme katran se obično koristio za obradu kamenih proizvoda kao univerzalno ljepilo. Prvi arheološki nalazi katrana koji su ljudi koristili datiraju iz perioda paleolita.
Logično je da se katran koristio u „industriji“, da tako kažem. Međutim, arheolozi su pronašli tragove zuba na mnogim komadima smole breze. Zašto su naši preci žvakali katran? Postoji nekoliko teorija koje ovo objašnjavaju. Prvo, katran se brzo stvrdne kada se ohladi, pa bi žvakanje moglo biti zbog želje da se zagrije i učini mekšim za rad. Postoji teorija koja kaže da se katran žvakao kako bi se smanjio bol uzrokovan oboljenjima usne šupljine, budući da se katran smatra antiseptikom, iako vrlo slabim. Također, neki istraživači smatraju da su to bili počeci zubne higijene, a katran je djelovao kao drevna četkica za zube. A najsmješnija teorija, ali zato ne i besmislena, jeste zadovoljstvo. Drevni ljudi su smolu mogli samo tako žvakati, tj. bez ikakvog dobrog razloga.
Pravljenje brezove smole u praksi.
Mnogo se spekuliše na temu žvakanja smole od strane starih ljudi, ali niko nije uradio mnogo istraživanja koja bi dala konkretne rezultate. Stoga su naučnici sa Univerziteta u Kopenhagenu odlučili da analiziraju komad sažvakane smole pronađen tokom iskopavanja u južnoj Danskoj (1a). Istraživanje uzorka pokazalo je da ne sadrži samo ljudsku DNK, već i DNK mikroba, što bi moglo reći više o oralnom mikrobiomu. DNK je također pronađena iz biljaka koje je navodno konzumirao drevni čovjek prije žvakanja smole.
DNK je tako dobro očuvan, naučnici su sretni što su uspjeli izolovati kompletan ljudski genom. Ova naizgled beznačajna činjenica je zapravo iskorak u arheologiji i genetici. Činjenica je da se kompletan genom drevne osobe ranije mogao dobiti isključivo iz njegovih ostataka (obično kostiju).
Rezultati studije
Nakon što su dobili "materijalne dokaze", arheolozi su započeli njihovu analizu korak po korak kako bi dobili najpotpunije informacije o našem "osumnjičenom", koji je žvakao smolu breze.
Slika #1
Radiokarbonsko datiranje, koje se radi variranjem količine radioaktivnog izotopa 14C u uzorku u odnosu na stabilne izotope ugljika, pokazalo je da je guma stara između 5858 i 5661 godina (1b). Ovo sugerira da uzorak datira iz perioda ranog neolita. Ovaj period se naziva i „novo kameno doba“, jer su kameni proizvodi postali složeniji, a pojavila se i tehnologija brušenja i bušenja rupa.
Hemijska analiza korištenjem infracrvene spektroskopije Fourier transformacije (FTIR) proizvela je spektar vrlo sličan modernom brezovom katranu. GC/MS (gasna hromatografija/masena spektrometrija) otkrila je prisustvo triterpena betulina i lupeola, što je prilično često u uzorcima uzetim od breze (1c). Dodatna potvrda da je uzorak breza bili su tragovi dikarboksilnih kiselina i zasićenih masnih kiselina identificirani istim GC/MS.
Tako su naučnici otkrili da je uzorak smola breze stara od 5858 do 5661 godina (rani neolit).
Sljedeći korak bilo je sekvenciranje DNK, koje je generiralo otprilike 360 miliona baznih sekvenci DNK, od kojih se skoro trećina mogla jedinstveno upariti s ljudskim referentnim genomom (hg19).
Sekvence uparene bazama ljudske DNK pokazale su sve karakteristike inherentne DNK drevnih ljudi: prilično kratke prosečne dužine fragmenata, česta prisutnost purini* do rupture šava i povećane učestalosti vidljivih zamjena citozin* (C) uključeno timin* (T) na 5′ krajevima DNK fragmenata.
purin* (C5N4H4) je najjednostavniji predstavnik imidazo[4,5-d]pirimidina.
citozin* (C4H5N3O) je organsko jedinjenje, azotna baza, derivat pirimidina.
Timin* (C5H6N2O2) je derivat pirimidina, jedna od pet azotnih baza.
Također je generirao oko 7.3 GB podataka koji se tiču neljudskih sekvenci.
Uzorak je sadržavao približno 30% endogene ljudske DNK. Ovo je uporedivo sa dobro očuvanim zubima i kostima starih ljudi.
Na osnovu odnosa između sekvenci uparenih baza koje odgovaraju X i Y hromozomima, naučnici su uspeli da odrede pol drevne ljubiteljice desni - ženke.
Kako bi se predvidjela boja kose, očiju i kože, genotipovi su izvedeni za četrdeset i jednog SNP*koji su uključeni u sistem .
SNP* (polimorfizam jednog nukleotida) - razlike u veličini DNK sekvence jednog nukleotida u genomu predstavnika iste vrste ili između homolognih regija homolognih hromozoma.
Ova analiza je pokazala da je žena tamnoputa, tamno smeđe kose i plavih očiju.
Slika #2
Naučnici su pronašli 593102 SNP-a u genomu koji se proučava koji je prethodno bio genotipiziran u bazi podataka od >1000 modernih ljudi i >100 ranije objavljenih drevnih genoma.
Na slici 2a prikazani su rezultati analize glavnih komponenti. Ova metoda smanjenja dimenzionalnosti podataka omogućila nam je da utvrdimo da je drevna žena čiji se genom proučava najvjerovatnije zapadnjački lovac-sakupljač (W.H.G.). Poređenje aleli* moderni ljudi i drevna žena potvrdili su svoje članstvo u uspostavljenoj grupi (2b).
aleli* - različiti tipovi istog gena, koji se nalaze u istim regionima homolognih hromozoma. Aleli određuju smjer razvoja određene osobine.
Ove rezultate potvrđuje i qpAdm analiza. Ova analiza pokazuje da se jednostavan linearni model, koji pretpostavlja 100% WHG porijeklo za drevnu ženu, ne može odbaciti u korist složenijeg modela (2c).
Za široku karakterizaciju taksonomskog sastava neljudskih sekvenci u uzorku, korišten je MetaPhlan2, alat posebno dizajniran za taksonomsko profiliranje kratkih sekvenci dobivenih metoda sačmarice*.
Metoda sačmarice* - metoda sekvenciranja dugih dijelova DNK, kada se dobije nasumični masivni uzorak kloniranih fragmenata DNK, omogućava vam da vratite originalnu sekvencu DNK.
Slika #3
na "origami" 3a prikazuje rezultate analize glavnih komponenti upoređujući mikrobiološki sastav ispitivanog uzorka i 689 profila mikrobioma iz projekta Human Microbiome Project (HMP). Došlo je do grupiranja između podataka uzorka i HMP podataka, što znači da su bili vrlo slični. Ovo je vidljivo i na 3b, koji prikazuje mikrobni sastav smole u poređenju sa istim iz dva uzorka tla (zbirka je napravljena na istom mestu) iu poređenju sa mikrobnim sastavom savremenog čoveka.
Detaljnija analiza mikrobnog sastava pokazala je prisustvo bakterija Neisseria subflava и Rothia mucilaginosaI Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia и Treponema denticola. Osim toga, otkriveni su tragovi Epstein-Barr virusa.
Nekoliko vrsta streptokoka koji pripadaju ovoj grupi Mitisuključujući Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae.
Tabela 1: Spisak svih neljudskih svojti pronađenih u uzorku brezovog katrana.
Konsenzusni genom je rekonstruisan iz sekvenci uparenih baza S. pneumoniae i procjenu broja heterozigotnih mjesta. Rezultati su pokazali prisustvo nekoliko sojeva (slika br. 4).
Slika #4
Za procjenu virulencije sojeva S. pneumoniaeekstrahovani iz drevne smole, naučnici su uparili kontige (skup preklapajućih segmenata DNK) sa kompletnom bazom podataka faktora virulencije, omogućavajući im da identifikuju poznate gene virulencija* S. pneumoniae.
Virulencija* - stepen sposobnosti soja da inficira organizam koji se proučava.
Dvadeset i šest faktora virulencije S. pneumoniae identifikovano je u drevnom uzorku, uključujući kapsularne polisaharide (CPS), streptokoknu enolazu (Eno) i pneumokokni površinski antigen A (PsaA).
Analiza uzorka drevne smole također je otkrila prisustvo u tragovima dvije biljne vrste: breze (Betula pendula) i lješnjaka (Corylus avellana). Osim toga, otkriveno je oko 50000 sekvenci koje su povezane sa patkama (Anas platyrhynchos, vrsta patke).
Za detaljnije upoznavanje sa nijansama studije, preporučujem da pogledate и za njega.
Epilog
Ova studija se s pravom može nazvati jedinstvenom, s obzirom na količinu dobijenih informacija. Ranije se kompletan genom drevne osobe mogao obnoviti isključivo iz njegovih ostataka (kosti i zuba), ali u ovom radu naučnici su ga uspjeli dobiti od sažvakane smole breze.
Otkrili su da je drevnu žvaku, staru 5700 godina, žvakala žena tamne puti, tamno smeđe kose i plavih očiju. Ovaj opis izgleda još jednom potvrđuje da se svjetlija pigmentacija kože kod stanovnika zapadnog dijela Evroazije počela pojavljivati kasnije. Osim toga, takve vanjske karakteristike su uporedive s onima predstavnika zapadnih lovaca-sakupljača, među kojima je vjerovatno bila i žena čiji je genom dobiven iz uzorka.
Prednost proučavanja žvakane smole je u tome što daje informacije o mikrobnom sastavu usne šupljine drevne osobe. Ova analiza je pokazala prisustvo nekoliko vrsta bakterija (Neisseria subflava, Rothia mucilaginosa, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia и Treponema denticola). Osim toga, pronađeni su tragovi Epstein-Barr virusa, što nije iznenađujuće, s obzirom na visoku prevalenciju ovog virusa među modernim ljudima (90-95% odrasle populacije su njegovi nosioci).
Pronađeno je i nekoliko vrsta streptokoka iz grupe Mitisuključujući Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae.
Što se tiče gastronomskih preferencija drevne žene, procjenom neljudskih DNK sekvenci, koje također nisu bile povezane s virusima ili bakterijama, pronađeni su tragovi breze, lješnjaka i patke patke. Može se pretpostaviti da su ove biljke i životinje bile osnova hrane za drevne ljude tog perioda. Međutim, postoji velika šansa da je DNK ovih biljaka i životinja ušao u smolu jer ih je drevna žena konzumirala neposredno prije žvakanja smole. Drugim riječima, ovo bi mogao biti izolovan incident.
Zašto je smola odličan izvor drevne ljudske DNK? Stvar je u tome da se tokom procesa žvakanja DNK „zapečaćuje“ smolom i pohranjuje u njoj zbog svojih aseptičkih i hidrofobnih svojstava.
U budućnosti, naučnici planiraju analizirati i druge pronađene uzorke, koji će pomoći u daljnjem razumijevanju života drevnih ljudi. Osim toga, mikrobni sastav drevnih uzoraka pruža uvid u evoluciju oralnih mikroba i nekih patogena.
Bez obzira na to, prikupiti toliko informacija o čovjeku iz komada sažvakane smole koji je ispljunuo prije 5700 godina je nevjerovatno dostignuće. Za neke informacije iz prošlosti, posebno one tako daleke, nisu važne. Međutim, u stvari, što više znamo o našim precima, to više razumijemo svoje pravo ja.
petak van vrha:
Video o tome kako se žvakaća guma proizvodi u modernom svijetu.
Off-top 2.0:
malo nostalgije :)
Hvala na gledanju, budite radoznali i ugodan vikend svima! 🙂
Neke reklame 🙂
Hvala vam što ste ostali s nama. Da li vam se sviđaju naši članci? Želite li vidjeti još zanimljivih sadržaja? Podržite nas naručivanjem ili preporukom prijateljima, , jedinstveni analog servera početnog nivoa, koji smo mi izmislili za vas: (dostupno sa RAID1 i RAID10, do 24 jezgra i do 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 puta jeftiniji u Equinix Tier IV data centru u Amsterdamu? Samo ovdje u Holandiji! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - od 99 USD! Pročitajte o
izvor: www.habr.com