Mida ütleb 5700 aastat vana "kumm" selle inimese kohta, kes seda näris?

Detektiivisarjades ja -filmes, kus kriminaalspetsialistid mängivad peamist rolli, võib tihti näha, kuidas sigaretisuitsu või lauale kleepunud nätsu järgi õnnestub tuvastada inimene, kes need jäljed jättis. Aga tegelikus elus on ka inimesest, kelle näts on olnud suus, võimalik palju teada saada. Täna vaatame teadusuuringut, kus Kopenhaageni ülikooli teadlased avastasid kaevamiste käigus umbes 5700 aastat vana 'nätsu'. Millist teavet suutsid teadlased oma leidudest saada, kellest veel sai antiikne näts rääkida ja kuidas see uurimus võib tulevikus aidata võidelda erinevate haigustega? Vastused nendele küsimustele ootavad meid teadlaste ettekandes. Alustame.

Uuringu alus

Peamise uurimistöö subjektiks on kasevaik või kase tõrv. See pruunikas-must aine saadakse kase koore (berest) ülemise kihi keetmisel suletud konteineris. Sellistes tingimustes toimub kuumutamine ilma hapniku juurdepääsuta, st kuiva destilleerimise protsess. Kuumutamise käigus muundub berest tõrvaks.

Muistses ajas tehti seda protsessi savinõudes lõkketulel. Tõrva kasutati sel ajal tavaliselt kivist toodete töötlemiseks universaalse liimina. Esimesed arheoloogilised leiud tõrva kohta, mida inimene kasutas, dateeritakse paleoliitikumisse.

On loogiline, et tõrva kasutati "tööstuses". Kuid paljudele kasevaiku tükkidele on arheoloogid leidnud hambajälgi. Miks meie esivanemad tõrva närisid? Sellele on mitu teooriat. Esiteks tahkestub tõrv külmuda. Seetõttu võis tema närimine olla seotud sooviga seda soojendada ja pehmemaks muuta. On teooria, mille kohaselt närisid nad tõrva, et vähendada suu haigustest tingitud valu, kuna tõrv on antiseptik, kuigi üsna nõrk. Samuti arvavad mõned teadlased, et see oli algus suuhügieenile ja tõrv toimis kui iidne hambaharja. Ja kõige naljakam teooria, kuid mitte vähem mõistetav, on see, et see pakkus lihtsalt naudingut. Iidsed inimesed võisid vaigust närida lihtsalt niisama, st ilma igasuguste tõsiste põhjusteta.

Vanaema inimestest kummalise vaigu närimist on palju spekuleeritud, kuid teadusuuringute, mis annaksid konkreetseid tulemusi, ei ole eriti korraldatud. Seetõttu otsustasid Kopenhaageni ülikooli teadlased analüüsida tükki närimisvaiku, mis leiti Taani lõunaosa kaevamistelt (1a). Proovi uurimine näitas, et selles sisaldub mitte ainult inim-DNA, vaid ka mikroobne DNA, mis võib anda rohkem teavet suuhügieeni mikrobioomi kohta. Samuti leiti taimede DNA-d, mida näib, et iidne inimene tarbis enne vaigu närimist.

DNA on nii hästi säilinud, rõõmustavad teadlased, et neile õnnestus eraldada täielik inimese genoom. See esmapilgul tähtsusetu fakt on tegelikult teerajaja leid arheoloogias ja geneetikas. Asi on selles, et iidse inimese täielikku genoomi sai varem saada ainult tema jäänustest (tavaliselt luudest).

Uuringu tulemused

Saades "materiaalse tõendi", alustasid arheoloogid selle etapiviisilist analüüsi, et saada võimalikult täielik teave meie "kahtlusaluse" kohta, kes näris kaskuvaiku.

Pilt nr 1

Radioaktiivse isotoobi 14C sisalduse muutumise kaudu hõlmatud radiouglestiku dateerimine näitas, et näidise vanus on 5858 kuni 5661 aastat (1b). See viitab sellele, et näidis kuulub varase neolii perioodi. Seda perioodi tuntakse ka „uuskivistunud ajastuna“, kuna kivist toodeteks on vaja arenenumaid tehnoloogiaid, sealhulgas lihvimist ja aukude puurimist.

Keemiline analüüs Fourier' muutusega infrapuna-spektroskoopia (FTIR) abil andis spektri, mis on väga sarnane tänapäeva kasevaigule. Gaasikromatograafia/mass-spektromeetria (GC/MS) tuvastas betuliini ja lupeooli triterpenid, mis on täiesti tüüpilised kaseproovide jaoks (1c). Täiendav tõend selle kohta, et näidis on kask, olid sama GC/MS abil tuvastatud dikarboksüülhapete ja küllastunud rasvhapete jäljed.

Seega selgitasid teadlased, et näidis on kasevaik vanuses 5858 kuni 5661 aastat (varane neoliit).

Järgmises etapis toimus DNA järjestamine, mille käigus genereeriti umbes 360 miljonit paaritud alusjärjestust, millest peaaegu kolmandik on ühemõtteliselt seotud inimese referentgenoomiga (hg19).

Inimese paaritud aluste järjestused näitasid kõiki kaasaegsetele inimestele omaseid DNA tunnuseid: piisavalt lühikesed fragmentide keskmised pikkused, sage esinemine purüünide* ketta katkemisega ja suurenenud nähtavate asenduste sagedus tsütosiini* (C) üleminekuga tümiini* (T) DNA fragmentide 5′-otstes.

Purüün* (C5N4H4) — keeruline imidaso[4,5-d]pürimidiinide esindaja.

Tsütosiin* (C4H5N3O) — orgaaniline ühend, lämmastikalus, pürimidiini derivaat.

Tümiin* (C5H6N2O2) — pürimidiini derivaat, üks viiest lämmastikalusest.

Samuti genereeriti umbes 7,3 GB andmeid järjestuste kohta, mis ei kuulu inimeste hulka.

Proovis oli umbes 30% inimese endogeenset DNA-d. See on võrreldav hästi säilinud iidsete inimeste hammaste ja luudega.

X ja Y kromosoomidega seotud paari alusüsteemide suhete põhjal suudsid teadlased välja selgitada iidse nätsuarmastaja soo — naise.

Juuste, silmade ja naha värvi ennustamiseks on välja töötatud genotüübid neljakümne ühe inimese jaoks. ONP*, mis on kantud süsteemi HIrisPlex-S.

ONP* (ühe nukleotiidi polümorfism) — DNA järjestuse erinevused, mille suurus on üks nukleotiid ühe liigi genoomis või homologsete kromosoomide homoloogsetes osades.

See analüüs näitas, et naine oli tumedamat nahka, tumepruunide juustega ja siniste silmadega.

Pilt nr 2

Teadlased leidsid 593102 ONP-d uuritud genoomist, mis olid varem genotüüpitud andmebaasis, kus on rohkem kui 1000 kaasaegset inimest ja rohkem kui 100 varem avaldatud iidset genoomi.

Pildil 2a on toodud peamiste koostisosade meetodi tulemused. See andmete suuruse vähendamise meetod aitas kindlaks teha, et iidne naine, kelle genoomi uuritakse, kuulus tõenäoliselt Lääne jahimeeste-kogujate rühma (WHG). Võrdlus alleelide* kaasaegsete inimeste ja iidse naise vahel kinnitas tema kuuluvust kindlaksmääratud rühma (2b).

Alleelid* — sama geeni erinevad variandid, mis asuvad homoloogiliste kromosoomide sama ala peal. Alleelid määravad kindlaks teatud omaduse arengu suuna.

Need tulemused kinnitatakse ka qpAdm analüüsiga. Antud analüüs näitab, et ei saa välistada lihtsat lineaarset mudelit, mis eeldab 100% päritolu iidsetest naisest WHG grupist, keerukama mudeli kasuks (2c).

Kuna iseloomustada taksonoomiline koosseis mitt inimeste järjestustes proovi, kasutati MetaPhlan2 — tööriist, mis on spetsiaalselt loodud lühikeste järjestuste taksonoomiliseks profileerimiseks, saadud müravisketehnika*.

Müravisketehnika* — DNA pikkade lõikude järjestamise meetod, kus juhusliku massilise valimi kloonitud DNA fragmentide saamine võimaldab taastada algse DNA järjestuse.

Pilt nr 3

«origami» 3a kuvatud on põhikomponentide metoodika tulemused, kus võrreldi uuritava prooviga ja 689 mikrobiomi profiiliga inimeste mikrobiomi projektist (HMP). Proovi ja HMP andmete vahel tuvastati klasterdamine, see tähendab, et need olid osaliselt sarnased. Seda võib näha ka 3b, kus on näidatud vaigukompositsioon võrreldes kahe mullaproovi sarnase koostisega (võtt oli tehtud ühest kohast) ja võrreldes kaasaegse inimese mikroobide koostisega.

Üksikasjalik analüüs mikroobide koostisest näitas bakterite olemasolu Neisseria subflava ja Rothia mucilaginosa, samuti Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia ja Treponema denticola. Lisaks sellele leiti Epstein-Bari viiruse jääke.

Samuti tuvastati mitmeid streptokokke, mis kuuluvad rühma Mitis, sealhulgas Streptococcus viridans ja Streptococcus pneumoniae.

Tabel nr 1: loetelu kõigist mitteinimlikest taksonitest, mis leiti kasevaigu proovis.

Tehti konsensusgenoomi rekonstruktsioon paaritud baastekstidest S. pneumoniae ja ja heterosügootse alade arvu hindamine. Tulemused näitasid mitme tüve olemasolu (pilt nr 4).

Joonis №4

Tüvede virulentsuse hindamiseks S. pneumoniae, mis on välja toodud iidsetest vaigust, võrdlesid teadlased kontiige (ülekatte segmentide kogum DNA-s) virulentsuse täieliku andmebaasiga, mis võimaldas tuvastada tuntud geene virulentsuse* S.pneumoniae.

Virulentsus* — tüve võimekuse aste uuritud organismi nakatamiseks.

Vana proovis tuvastati 26 S. pneumoniae virulentsustegurit, sealhulgas kapsulaarsed polüsahhariidid (CPS), streptokoki enolaas (Eno) ja pneumokoki pindantigeen A (PsaA).

Iidse vaiguproovi analüüs näitas ka jälgi kahest taime liigist: kase (Betula pendula) ja pähklipuust (Corylus avellana). Lisaks leiti umbes 50000 järjestust, mis kuulusid toonekurele (Anas platyrhynchos, pardiliik).

Kuna soovid teema nüanssidega lähemat tutvust teha, soovitame vaadata teadlaste aruannet ja täiendavad materjalid selle juurde.

Epilog

See uuringut võib õigustatult nimetada ainulaadseks, arvestades saadud teabe hulka. Varem oli täielik iidse inimese genoom võimalik taastada vaid tema luidest (luudest ja hammastest), kuid antud töös õnnestus teadlastel see saada närimistuksest, mis on valmistatud kaskemassist.

Nemad selgitasid, et 5700 aastat vana närimiskummi nõgis naine, kellel olid tumedat nahka, tumedat pruuni juukseid ja siniseid silmi. Selline välimuse kirjeldus kinnitab, et heledama nahapigmentatsiooni esinemine Lääne-Euraasia elanike seas hakkas ilmnema hiljem. Lisaks on sarnased välimuse omadused võrreldavad Lääne jahimeeste-korilaste omadustega, kuhu naine tõenäoliselt kuulus, kelle genoom saadi proovist.

Närimiskummi uurimise pluss on see, et see võimaldab saada teavet iidse inimese suu mikrobioomi kohta. Antud analüüs näitas mitmete bakterite liikide olemasolu.Neisseria subflava, Rothia mucilaginosa, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia ja Treponema denticola). Lisaks leiti Epstein-Bari viiruse jälgi, mis ei üllata, arvestades, et see viirus on tänapäeva inimeste seas väga levinud (90-95% täiskasvanud elanikkonnast on selle kandjad).

Samuti leiti mitmeid streptokokkide liike rühmast Mitis, sealhulgas Streptococcus viridans ja Streptococcus pneumoniae.

Kuidas aga oli olukord iidse naise gastronoomiliste eelistustega? Inimtegevuse analüüsimisel leiti, et mitte-inimlikest DNA-järjestustest, mis ei olnud viiruste ega bakterite omad, leidus kask, noisette ja pardi liike. Võib arvata, et just need taimed ja loomad olid iidsete inimeste toidu põhialused. Siiski on suur tõenäosus, et nende taimede ja loomade DNA sattus vaigusse, kuna iidne naine tarbis neid vahetult enne vaiguse närimist. Teisisõnu, see võis olla ainus juhtum.

Miks on vaigu ideaalselt sobiv allikas iidse inimese DNA-le? Asi on selles, et närimise käigus "pitseeritakse" DNA vaiguga ja see säilib temas aseptiliste ja hüdrofoobsete omaduste tõttu.

Edasi plaanivad teadlased analüüsida teiste leitud proovide puhul, et paremini mõista, kuidas elasid muistsed inimesed. Lisaks võimaldab muude proovide mikrobiaalne koostis mõista suuõõne mikrobide ja mõnede patogeensete mikroorganismide evolutsiooni.

Kuidas iganes, nii palju teavet inimese kohta ühe näritud vaiguklotsi põhjal, mille ta 5700 aastat tagasi välja sülitas, on uskumatult suur saavutus. Mõne inimese jaoks ei pruugi minevik, eriti nii kauge, olla oluline. Kuid tegelikult, mida rohkem me teame oma esivanematest, seda rohkem me mõistame end tänapäevasena.

Reede off-topic:

Off-topic 2.0:

Aitäh tähelepanu eest, jääge uudishimulisteks ja nautige kõiki nädalavahetusi, sõbrad! 🙂

Veidi reklaami 🙂

Aitäh, et olete meiega. Kas teile meeldivad meie artiklid? Kas soovite näha rohkem huvitavaid materjale? Toetage meid, tehes tellimuse või soovitades meid tuttavatele. pilve VPS arendajatele alates $4,99, ainulaadne sisenemise taseme serverite analoog, mille oleme teie jaoks välja mõelnud: Kogu tõde VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps alates $19 või kuidas õieti serverit jagada? (saadaval on RAID1 ja RAID10 variandid, kuni 24 südamikku ja kuni 40GB DDR4).

Kas Dell R730xd on kaks korda odavam Equinixi Tier IV andmete keskuses Amsterdamis? Ainult meie juures 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TB alates $199 Hollandi turul! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — alates $99! Lugege, kuidas Luua ettevõtte tasemel infrastruktuur Dell R730xd E5-2650 v4 serveritega, mille hind on 9000 eurot, madala hinnaga?

Allikas: habr.com