En las series y películas de detectives, donde los criminólogos desempeñan el papel principal de conducir la trama, a menudo se puede ver cómo la persona que dejó estas huellas fue identificada con éxito por la colilla de un cigarrillo o por un chicle pegado a la mesa. En la vida real, también puedes aprender mucho sobre él masticando chicle que ha estado en la boca de una persona. Hoy veremos un estudio en el que científicos de la Universidad de Copenhague descubrieron durante las excavaciones un "chicle" que tiene aproximadamente 5700 años. ¿Qué información sobre los seres humanos podrían obtener los científicos a partir de su hallazgo, de quién más podría hablar el chicle antiguo y cómo podría afectar esta investigación a la lucha contra diversas enfermedades en el futuro? Las respuestas a estas preguntas nos esperan en el informe de los científicos. Ir.
Base de investigación
El protagonista principal de este estudio es la resina de abedul o el alquitrán de abedul. Esta sustancia de color negro pardusco se obtiene hirviendo la capa superior de corteza de abedul (corteza de abedul) en un recipiente cerrado. En tales condiciones, el calentamiento se produce sin acceso al oxígeno, es decir. destilación seca. Durante el proceso de calentamiento, la corteza de abedul se convierte en alquitrán.
En la antigüedad, este proceso se realizaba en recipientes de barro sobre el fuego. En aquella época, el alquitrán se utilizaba habitualmente para procesar productos de piedra como pegamento universal. Los primeros hallazgos arqueológicos de alquitrán utilizado por el hombre se remontan al Paleolítico.
Es lógico que el alquitrán se utilizara en la “industria”, por así decirlo. Sin embargo, los arqueólogos han encontrado rastros de dientes en muchos trozos de resina de abedul. ¿Por qué nuestros antepasados masticaban alquitrán? Hay varias teorías para explicar esto. En primer lugar, el alquitrán se endurece rápidamente cuando se enfría, por lo que masticarlo podría deberse al deseo de calentarlo y ablandarlo para el trabajo. Existe una teoría que afirma que se masticaba alquitrán para reducir el dolor causado por enfermedades de la cavidad bucal, ya que el alquitrán se considera un antiséptico, aunque muy débil. Además, algunos investigadores creen que estos fueron los inicios de la higiene dental y que el alquitrán actuaba como un antiguo cepillo de dientes. Y la teoría más divertida, pero que por tanto no carece de sentido, es la del placer. Los antiguos podían masticar la resina así, es decir. sin ninguna buena razón.
Fabricación de resina de abedul en la práctica.
Hay mucha especulación sobre el tema de la masticación de resina por parte de los pueblos antiguos, pero nadie ha realizado muchas investigaciones que arrojen resultados concretos. Por ello, científicos de la Universidad de Copenhague decidieron analizar un trozo de resina masticada encontrado durante excavaciones en el sur de Dinamarca (1a). Un estudio de la muestra mostró que no sólo contenía ADN humano, sino también ADN microbiano, lo que podría decir más sobre el microbioma oral. También se encontró ADN de plantas que aparentemente fueron consumidas por el hombre antiguo antes de masticar la resina.
El ADN está tan bien conservado que los científicos están contentos de haber podido aislar el genoma humano completo. Este hecho aparentemente insignificante es en realidad un gran avance en arqueología y genética. El caso es que antes el genoma completo de un hombre antiguo podía obtenerse exclusivamente de sus restos (normalmente huesos).
Resultados de la investigación
Después de recibir la "evidencia material", los arqueólogos comenzaron a analizarla paso a paso para obtener la información más completa sobre nuestro "sospechoso", que masticaba resina de abedul.
Imagen #1
La datación por radiocarbono, que se realiza variando la cantidad de isótopo radiactivo 14C en una muestra en relación con isótopos estables de carbono, encontró que la goma tenía entre 5858 y 5661 años (1b). Esto sugiere que la muestra se remonta al Neolítico Inferior. Este período también se llama la "Nueva Edad de Piedra", ya que los productos de piedra se volvieron más complejos y apareció la tecnología de esmerilado y taladrado.
El análisis químico mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) produjo un espectro muy similar al del alquitrán de abedul moderno. La GC/MS (cromatografía de gases/espectrometría de masas) reveló la presencia de los triterpenos betulina y lupeol, que es bastante común en muestras tomadas de abedul (1c). Una confirmación adicional de que la muestra era de abedul fueron las trazas de ácidos dicarboxílicos y ácidos grasos saturados identificados por el mismo GC/MS.
Así, los científicos han descubierto que la muestra es resina de abedul con una edad de entre 5858 y 5661 años (Neolítico temprano).
El siguiente paso fue la secuenciación del ADN, que generó aproximadamente 360 millones de secuencias de ADN con pares de bases, casi un tercio de las cuales podrían coincidir de forma única con el genoma humano de referencia (hg19).
Las secuencias de pares de bases del ADN humano mostraron todas las características inherentes al ADN de los pueblos antiguos: longitudes promedio de fragmentos bastante cortas, presencia frecuente purinas* a rotura de suturas y aumento de la frecuencia de reemplazos visibles citosina* (C) en timina* (T) en los extremos 5' de los fragmentos de ADN.
Purina* (C5N4H4) es el representante más simple de las imidazo[4,5-d]pirimidinas.
Citosina* (C4H5N3O) es un compuesto orgánico, una base nitrogenada, un derivado de pirimidina.
Timín* (C5H6N2O2) es un derivado de pirimidina, una de las cinco bases nitrogenadas.
También generó alrededor de 7.3 GB de datos sobre secuencias no humanas.
La muestra contenía aproximadamente un 30% de ADN humano endógeno. Esto es comparable a los dientes y huesos bien conservados de los pueblos antiguos.
Basándose en la relación entre las secuencias de bases emparejadas correspondientes a los cromosomas X e Y, los científicos pudieron determinar el sexo del antiguo amante de las chicles: mujer.
Para predecir el color del cabello, los ojos y la piel, se derivaron genotipos de cuarenta y un SNP*que están incluidos en el sistema .
SNP* (polimorfismo de un solo nucleótido): diferencias en la secuencia de ADN de un nucleótido en tamaño en el genoma de representantes de la misma especie o entre regiones homólogas de cromosomas homólogos.
Este análisis mostró que la mujer era de piel oscura, cabello castaño oscuro y ojos azules.
Imagen #2
Los científicos encontraron 593102 SNP en el genoma bajo estudio que habían sido genotipados previamente en una base de datos de >1000 humanos modernos y >100 genomas antiguos publicados previamente.
en la imagen 2a Se muestran los resultados del análisis de componentes principales. Este método de reducción de la dimensionalidad de los datos nos permitió determinar que la mujer antigua cuyo genoma se está estudiando es muy probablemente una cazadora-recolectora occidental (W.H.G.). Comparación alelos* La gente moderna y una mujer antigua confirmaron su pertenencia a un grupo establecido (2b).
Alelos* - diferentes tipos de un mismo gen, ubicados en las mismas regiones de cromosomas homólogos. Los alelos determinan la dirección del desarrollo de un rasgo particular.
Estos resultados también se confirman mediante el análisis qpAdm. Este análisis muestra que un modelo lineal simple, que supone un origen 100% WHG para la mujer antigua, no puede descartarse en favor de un modelo más complejo (2с).
Para caracterizar ampliamente la composición taxonómica de secuencias no humanas en la muestra, se utilizó MetaPhlan2, una herramienta diseñada específicamente para el perfilado taxonómico de secuencias cortas obtenidas. método de escopeta*.
Método de escopeta* - un método para secuenciar largas secciones de ADN, cuando la obtención de una muestra masiva aleatoria de fragmentos de ADN clonados permite restaurar la secuencia de ADN original.
Imagen #3
Sobre "origami" 3a muestra los resultados de un análisis de componentes principales que compara la composición microbiana de la muestra del estudio y 689 perfiles de microbioma del Proyecto Microbioma Humano (HMP). Hubo agrupación entre los datos de la muestra y los datos del HMP, lo que significa que eran muy similares. Esto también es visible en 3b, que muestra la composición microbiana de la resina en comparación con la misma de dos muestras de suelo (la recolección se realizó en el mismo lugar) y en comparación con la composición microbiana de los humanos modernos.
Un análisis más detallado de la composición microbiana mostró la presencia de bacterias. Neisseria subflava и Rothia mucilaginosay Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsitia и Treponema denticola. Además, se detectaron rastros del virus Epstein-Barr.
Varias especies de estreptococos pertenecientes al grupo. MititisIncluso Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae.
Tabla 1: Lista de todos los taxones no humanos encontrados en la muestra de alquitrán de abedul.
Se reconstruyó un genoma consenso a partir de secuencias de pares de bases. S. pneumoniae y estimación del número de sitios heterocigotos. Los resultados mostraron la presencia de varias cepas (imagen #4).
Imagen #4
Para evaluar la virulencia de las cepas. S. pneumoniaeExtraídos de resina antigua, los científicos compararon contigs (un conjunto de segmentos de ADN superpuestos) con una base de datos completa de factores de virulencia, lo que les permitió identificar genes conocidos. virulencia* S. neumonía.
Virulencia* — el grado de capacidad de la cepa para infectar el organismo en estudio.
Se identificaron veintiséis factores de virulencia de S. pneumoniae en la muestra antigua, incluidos los polisacáridos capsulares (CPS), la enolasa estreptocócica (Eno) y el antígeno de superficie neumocócico A (PsaA).
El análisis de la antigua muestra de resina también reveló la presencia de rastros de dos especies de plantas: abedul (Betula pendula) y avellana (Corylus avellana). Además, se descubrieron unas 50000 secuencias que estaban relacionadas con el ánade real (Anas platyrhynchos, una especie de pato).
Para un conocimiento más detallado de los matices del estudio, recomiendo mirar и a él.
El acto final
Este estudio puede considerarse, con razón, único, dada la cantidad de información obtenida. Anteriormente, el genoma completo de un hombre antiguo podía recuperarse exclusivamente a partir de sus restos (huesos y dientes), pero en este trabajo los científicos pudieron obtenerlo a partir de resina de abedul masticada.
Descubrieron que el antiguo chicle, de 5700 años de antigüedad, era masticado por una mujer de piel oscura, cabello castaño oscuro y ojos azules. Esta descripción de la apariencia confirma una vez más que la pigmentación más clara de la piel entre los habitantes de la parte occidental de Eurasia comenzó a aparecer más tarde. Además, estas características externas son comparables a las de los representantes de los cazadores-recolectores occidentales, entre los que presumiblemente se encontraba la mujer cuyo genoma se obtuvo de la muestra.
La ventaja de estudiar la resina masticada es que proporciona información sobre la composición microbiana de la cavidad bucal de una persona antigua. Este análisis mostró la presencia de varios tipos de bacterias (Neisseria subflava, Rothia mucilaginosa, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsitia и Treponema denticola). Además, se encontraron rastros del virus de Epstein-Barr, lo que no es sorprendente, dada la alta prevalencia de este virus entre la gente moderna (el 90-95% de la población adulta son portadores).
También se encontraron varias especies de estreptococos del grupo. MititisIncluso Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae.
En cuanto a las preferencias gastronómicas de la antigua mujer, la evaluación de secuencias de ADN no humano, que tampoco estaban relacionadas con virus o bacterias, encontró rastros de abedules, avellanas y ánades reales. Se puede suponer que estas plantas y animales eran la base de la alimentación de los antiguos pueblos de esa época. Sin embargo, existe una buena posibilidad de que el ADN de estas plantas y animales haya entrado en la resina porque la antigua mujer los consumió poco antes de masticar la resina. En otras palabras, este podría ser un incidente aislado.
¿Por qué la resina es una excelente fuente de ADN humano antiguo? El caso es que durante el proceso de masticación, el ADN se “sella” con resina y se almacena en ella debido a sus propiedades asépticas e hidrofóbicas.
En el futuro, los científicos planean analizar otras muestras encontradas, lo que ayudará a comprender mejor la vida de los pueblos antiguos. Además, la composición microbiana de muestras antiguas proporciona información sobre la evolución de los microbios orales y algunos patógenos.
De todos modos, obtener tanta información sobre un hombre a partir de un trozo de resina masticada que escupió hace 5700 años es un logro increíble. Para algunos, la información del pasado, especialmente uno tan lejano, no es importante. Sin embargo, cuanto más sabemos sobre nuestros antepasados, más entendemos nuestro verdadero yo.
Viernes fuera de la cima:
Un vídeo sobre cómo se produce el chicle en el mundo moderno.
Fuera de la cima 2.0:
Un poco de nostalgia :)
¡Gracias por mirar, manténganse curiosos y tengan un gran fin de semana a todos! 🙂
Algunos anuncios 🙂
Gracias por estar con nosotros. ¿Te gustan nuestros artículos? ¿Quieres ver más contenido interesante? Apóyanos haciendo un pedido o recomendándonos a amigos, , un análogo único de servidores de nivel de entrada, que fue inventado por nosotros para usted: (disponible con RAID1 y RAID10, hasta 24 núcleos y hasta 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 veces más barato en el centro de datos Equinix Tier IV en Amsterdam? Solo aqui ¡en los Paises Bajos! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ¡desde $99! Leer acerca de
Fuente: habr.com