V detektivních seriálech a filmech, kde kriminalisté hrají hlavní roli v hybateli děje, je často vidět, jak byla osoba, která tyto stopy zanechala, úspěšně identifikována podle nedopalku cigarety nebo podle žvýkačky přilepené ke stolu. V reálném životě se o něm můžete také hodně dozvědět ze žvýkačky, kterou měl člověk v ústech. Dnes se podíváme na studii, ve které vědci z Kodaňské univerzity objevili při vykopávkách „žvýkačku“, která je stará přibližně 5700 let. Jaké informace o lidech mohli vědci získat ze svého nálezu, o kom jiném by mohly starověké žvýkačky vyprávět a jak by tento výzkum mohl v budoucnu ovlivnit boj s různými nemocemi? Odpovědi na tyto otázky nás čekají ve zprávě vědců. Jít.
Výzkumná základna
Hlavní postavou této studie je březová pryskyřice nebo březový dehet. Tato hnědočerná látka se získává spařením vrchní vrstvy březové kůry (břízy) v uzavřené nádobě. Za takových podmínek dochází k ohřevu bez přístupu kyslíku, tzn. suchá destilace. Během procesu zahřívání se březová kůra přeměňuje na dehet.
V dávných dobách se tento proces prováděl v hliněných nádobách nad ohněm. V té době se dehet obvykle používal ke zpracování kamenných výrobků jako univerzální lepidlo. První archeologické nálezy dehtu používaného lidmi pocházejí z období paleolitu.
Je logické, že se dehet používal takříkajíc v „průmyslu“. Archeologové však na mnoha kusech březové pryskyřice našli stopy zubů. Proč naši předkové žvýkali dehet? Existuje několik teorií, které to vysvětlují. Za prvé, dehet při ochlazení rychle tuhne, takže jeho žvýkání může být způsobeno touhou jej zahřát a změkčit pro práci. Existuje teorie, která říká, že dehet se žvýkal, aby se snížila bolest způsobená onemocněními ústní dutiny, protože dehet je považován za antiseptikum, i když velmi slabé. Někteří badatelé se také domnívají, že to byly počátky dentální hygieny a dehet fungoval jako prastarý zubní kartáček. A nejzábavnější teorií, ale tudíž ne nesmyslnou, je potěšení. Dávní lidé uměli pryskyřici žvýkat jen tak, tzn. bez dobrého důvodu.
Výroba březové pryskyřice v praxi.
Existuje mnoho spekulací na téma žvýkání pryskyřice od starověkých lidí, ale nikdo neprovedl mnoho výzkumů, které by přinesly konkrétní výsledky. Vědci z Kodaňské univerzity se proto rozhodli analyzovat kousek žvýkané pryskyřice nalezený při vykopávkách v jižním Dánsku (1a). Studie vzorku ukázala, že obsahuje nejen lidskou DNA, ale také mikrobiální DNA, která by mohla napovědět více o ústním mikrobiomu. DNA byla nalezena také z rostlin, které zřejmě konzumoval starověký člověk před žvýkáním pryskyřice.
DNA je tak dobře zachována, že vědci jsou rádi, že se jim podařilo izolovat kompletní lidský genom. Tato zdánlivě nepodstatná skutečnost je ve skutečnosti průlomem v archeologii a genetice. Faktem je, že úplný genom starověkého člověka bylo možné dříve získat výhradně z jeho ostatků (obvykle kostí).
Výsledky výzkumu
Poté, co archeologové obdrželi „hmotné důkazy“, začali je krok za krokem analyzovat, aby získali nejúplnější informace o našem „podezřelém“, který žvýkal březovou pryskyřici.
Obrázek č. 1
Radiokarbonové datování, které se provádí změnou množství radioaktivního izotopu 14C ve vzorku vzhledem ke stabilním izotopům uhlíku, zjistilo, že guma je stará 5858 5661 až XNUMX XNUMX let (1b). To naznačuje, že vzorek pochází z období raného neolitu. Toto období se také nazývá „nová doba kamenná“, protože kamenné výrobky se staly složitějšími a objevila se technologie broušení a vrtání otvorů.
Chemická analýza za použití infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR) poskytla spektrum velmi podobné modernímu březovému dehtu. GC/MS (plynová chromatografie/hmotnostní spektrometrie) odhalila přítomnost triterpenů betulinu a lupeolu, které jsou zcela běžné ve vzorcích odebraných z břízy (1c). Dalším potvrzením, že vzorek byl bříza, byly stopy dikarboxylových kyselin a nasycených mastných kyselin identifikovaných stejnou GC/MS.
Vědci tedy zjistili, že vzorek je březová pryskyřice stará od 5858 do 5661 let (počátek neolitu).
Dalším krokem bylo sekvenování DNA, které vytvořilo přibližně 360 milionů sekvencí DNA párovaných bází, z nichž téměř třetina mohla být jednoznačně přiřazena k lidskému referenčnímu genomu (hg19).
Sekvence párové bází lidské DNA vykazovaly všechny rysy vlastní DNA starověkých lidí: poměrně krátké průměrné délky fragmentů, častá přítomnost puriny* k ruptuře sutury a zvýšené frekvenci viditelných náhrad cytosin* (C) zapnuto tymin* (T) na 5' koncích fragmentů DNA.
Purin* (C5N4H4) je nejjednodušším zástupcem imidazo[4,5-d]pyrimidinů.
cytosin* (C4H5N3O) je organická sloučenina, dusíkatá báze, derivát pyrimidinu.
Timin* (C5H6N2O2) je pyrimidinový derivát, jedna z pěti dusíkatých bází.
Vygenerovalo také přibližně 7.3 GB dat týkajících se nehumánních sekvencí.
Vzorek obsahoval přibližně 30 % endogenní lidské DNA. To je srovnatelné s dobře zachovanými zuby a kostmi starých lidí.
Na základě vztahu mezi sekvencemi párových bází odpovídajících chromozomům X a Y se vědcům podařilo určit pohlaví dávné milovnice žvýkaček – ženy.
Aby bylo možné předpovědět barvu vlasů, očí a kůže, byly pro XNUMX odvozeny genotypy SNP*které jsou součástí systému .
SNP* (jednonukleotidový polymorfismus) - rozdíly ve velikosti sekvence DNA jednoho nukleotidu v genomu zástupců stejného druhu nebo mezi homologními oblastmi homologních chromozomů.
Tato analýza ukázala, že žena byla tmavé pleti s tmavě hnědými vlasy a modrýma očima.
Obrázek č. 2
Vědci našli ve studovaném genomu 593102 1000 SNP, které byly dříve genotypizovány v databázi > 100 XNUMX moderních lidí a > XNUMX dříve publikovaných starověkých genomů.
Na obrázku 2a jsou zobrazeny výsledky analýzy hlavních komponent. Tato metoda redukce rozměrů dat nám umožnila určit, že starověká žena, jejíž genom je studován, je s největší pravděpodobností západní lovec-sběrač (W.H.G.). Srovnání alely* moderní lidé a starověká žena potvrdili své členství v zavedené skupině (2b).
alely* - různé typy stejného genu, umístěné ve stejných oblastech homologních chromozomů. Alely určují směr vývoje určitého znaku.
Tyto výsledky jsou také potvrzeny analýzou qpAdm. Tato analýza ukazuje, že jednoduchý lineární model, který předpokládá 100% původ WHG u starověké ženy, nelze zavrhnout ve prospěch složitějšího modelu (2).
K široké charakterizaci taxonomického složení nehumánních sekvencí ve vzorku byl použit MetaPhlan2, nástroj speciálně navržený pro taxonomické profilování získaných krátkých sekvencí. brokovnicová metoda*.
Broková metoda* - metoda sekvenování dlouhých úseků DNA, kdy získání náhodného masivního vzorku klonovaných fragmentů DNA umožňuje obnovit původní sekvenci DNA.
Obrázek č. 3
na "origami" 3a ukazuje výsledky analýzy hlavních složek porovnávající mikrobiální složení studovaného vzorku a 689 profilů mikrobiomů z Human Microbiome Project (HMP). Mezi vzorovými daty a daty HMP došlo ke shlukování, což znamená, že byly velmi podobné. To je vidět i na 3b, který ukazuje mikrobiální složení pryskyřice v porovnání se stejným ze dvou vzorků půdy (odběr byl proveden na stejném místě) a v porovnání s mikrobiálním složením moderního člověka.
Podrobnější rozbor mikrobiálního složení prokázal přítomnost bakterií Neisseria subflava и Rothia mucilaginosaa Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia и Treponema denticola. Kromě toho byly zjištěny stopy viru Epstein-Barrové.
Několik druhů streptokoků patřících do skupiny MitisVčetně Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae.
Tabulka 1: Seznam všech nehumánních taxonů nalezených ve vzorku březového dehtu.
Konsenzuální genom byl rekonstruován ze sekvencí párovaných bází S. pneumoniae a odhad počtu heterozygotních míst. Výsledky ukázaly přítomnost několika kmenů (obrázek č. 4).
Obrázek č. 4
K posouzení virulence kmenů S. pneumoniaeextrahované ze starověké pryskyřice vědci spojili kontigy (soubor překrývajících se segmentů DNA) s kompletní databází faktorů virulence, což jim umožnilo identifikovat známé geny virulence* S. pneumoniae.
Virulence* — stupeň schopnosti kmene infikovat zkoumaný organismus.
Ve starém vzorku bylo identifikováno 26 faktorů virulence S. pneumoniae, včetně kapsulárních polysacharidů (CPS), streptokokové enolázy (Eno) a pneumokokového povrchového antigenu A (PsaA).
Analýza vzorku prastaré pryskyřice také odhalila přítomnost stop dvou rostlinných druhů: břízy (Betula pendula) a lísky (Corylus avellana). Kromě toho bylo objeveno asi 50000 XNUMX sekvencí, které souvisely s kachnou divokou (Anas platyrhynchos, druh kachny).
Pro podrobnější seznámení s nuancemi studie doporučuji nahlédnout и jemu.
Epilog
Tuto studii lze právem nazvat jedinečnou, vzhledem k množství získaných informací. Dříve bylo možné kompletní genom starověkého člověka obnovit výhradně z jeho pozůstatků (kostí a zubů), ale v této práci ho vědci dokázali získat ze žvýkané březové pryskyřice.
Zjistili, že prastarou žvýkačku starou 5700 let žvýkala žena s tmavou pletí, tmavě hnědými vlasy a modrýma očima. Tento popis vzhledu opět potvrzuje, že světlejší pigmentace kůže se u obyvatel západní části Eurasie začala objevovat později. Tyto vnější charakteristiky jsou navíc srovnatelné s charakteristikami zástupců západních lovců a sběračů, mezi které pravděpodobně patřila žena, jejíž genom byl získán ze vzorku.
Výhodou studia žvýkané pryskyřice je, že poskytuje informace o mikrobiálním složení ústní dutiny starověkého člověka. Tato analýza prokázala přítomnost několika typů bakterií (Neisseria subflava, Rothia mucilaginosa, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia и Treponema denticola). Kromě toho byly nalezeny stopy viru Epstein-Barrové, což není překvapivé, vzhledem k vysoké prevalenci tohoto viru mezi moderními lidmi (jeho nositeli jsou 90–95 % dospělé populace).
Bylo také nalezeno několik druhů streptokoků ze skupiny MitisVčetně Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae.
Co se týče gastronomických preferencí prastaré ženy, při posuzování nelidských sekvencí DNA, které také nesouvisely s viry ani bakteriemi, byly nalezeny stopy břízy, lískových ořechů a divokých kachen. Dá se předpokládat, že tyto rostliny a zvířata byly základem potravy pro starověké lidi té doby. Existuje však velká šance, že se DNA těchto rostlin a zvířat do pryskyřice dostala, protože je prastará žena konzumovala krátce před žvýkáním pryskyřice. Jinými slovy, může jít o ojedinělý incident.
Proč je pryskyřice vynikajícím zdrojem starověké lidské DNA? Jde o to, že během procesu žvýkání je DNA „uzavřena“ pryskyřicí a uložena v ní díky svým aseptickým a hydrofobním vlastnostem.
V budoucnu vědci plánují analyzovat další nalezené vzorky, které pomohou dále porozumět životu starověkých lidí. Mikrobiální složení starověkých vzorků navíc poskytuje pohled na vývoj ústních mikrobů a některých patogenů.
Bez ohledu na to, získat tolik informací o muži z kousku rozžvýkané pryskyřice, kterou vyplivl před 5700 lety, je neuvěřitelný úspěch. Pro někoho nejsou důležité informace z minulosti, zvláště pak tak vzdálené. Ve skutečnosti však čím více víme o našich předcích, tím více rozumíme svému pravému já.
Pátek off-top:
Video o tom, jak se vyrábí žvýkačky v moderním světě.
Off-top 2.0:
Trocha nostalgie :)
Děkujeme za sledování, zůstaňte zvědaví a přeji všem krásný víkend! 🙂
Nějaké inzeráty 🙂
Děkujeme, že s námi zůstáváte. Líbí se vám naše články? Chcete vidět více zajímavého obsahu? Podpořte nás objednávkou nebo doporučením přátelům, , jedinečný analog serverů základní úrovně, který jsme pro vás vymysleli: (k dispozici s RAID1 a RAID10, až 24 jader a až 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2krát levnější v datovém centru Equinix Tier IV v Amsterdamu? Pouze zde V Nizozemsku! Dell R420 – 2x E5-2430 2.2 GHz 6C 128 GB DDR3 2 x 960 GB SSD 1 Gb/s 100 TB – od 99 $! Číst o
Zdroj: www.habr.com