U detektivskim serijama i filmovima, gdje kriminolozi igraju glavnu ulogu pokretača radnje, često se može vidjeti kako je osoba koja je ostavila te tragove uspješno identificirana po opušku cigarete ili po žvakaćoj gumi zalijepljenoj za stol. U stvarnom životu, također možete naučiti puno o njemu iz žvakaće gume koja je bila u ustima osobe. Danas ćemo pogledati studiju u kojoj su znanstvenici sa Sveučilišta u Kopenhagenu tijekom iskapanja otkrili “žvakaću gumu” staru otprilike 5700 godina. Koje bi informacije o ljudima znanstvenici mogli dobiti iz svog otkrića, o kome bi još mogle pričati drevne žvakaće gume i kako bi ovo istraživanje moglo utjecati na borbu protiv raznih bolesti u budućnosti? Odgovori na ova pitanja čekaju nas u izvješću znanstvenika. Ići.
Osnova istraživanja
Glavni lik ove studije je brezina smola ili brezov katran. Ova smeđe-crna tvar dobiva se kuhanjem gornjeg sloja brezove kore (brezine kore) u zatvorenoj posudi. U takvim uvjetima dolazi do zagrijavanja bez pristupa kisiku, tj. suha destilacija. Tijekom procesa zagrijavanja kora breze se pretvara u katran.
U davnim vremenima ovaj se proces provodio u glinenim posudama na vatri. Tada se katran obično koristio za obradu kamenih proizvoda kao univerzalno ljepilo. Prvi arheološki nalazi katrana koji su koristili ljudi datiraju iz razdoblja paleolitika.
Logično je da se katran koristio u “industriji”, da tako kažem. Međutim, arheolozi su na mnogim komadima brezove smole pronašli tragove zuba. Zašto su naši preci žvakali katran? Postoji nekoliko teorija koje to objašnjavaju. Prvo, katran se brzo stvrdnjava kada se ohladi, pa žvakanje može biti posljedica želje da se zagrije i učini mekšim za rad. Postoji teorija koja kaže da se katran žvakao kako bi se smanjila bol uzrokovana bolestima usne šupljine, jer se katran smatra antiseptikom, iako vrlo slabim. Također, neki istraživači smatraju da su to bili počeci dentalne higijene, a katran je djelovao kao prastara četkica za zube. A najsmješnija teorija, ali zato ne i besmislena, jest užitak. Drevni ljudi mogli su žvakati smolu samo tako, tj. bez ikakvog dobrog razloga.
Izrada brezove smole u praksi.
Puno se špekulira na temu žvakanja smole od strane starih ljudi, ali nitko nije napravio puno istraživanja koja bi dala konkretne rezultate. Stoga su znanstvenici sa Sveučilišta u Kopenhagenu odlučili analizirati komadić sažvakane smole pronađen tijekom iskapanja 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 pronađen iz biljaka koje je očito konzumirao drevni čovjek prije žvakanja smole.
DNK je tako dobro očuvana da su znanstvenici sretni što su uspjeli izolirati cijeli ljudski genom. Ova naizgled beznačajna činjenica zapravo je iskorak u arheologiji i genetici. Činjenica je da se kompletan genom drevne osobe prije mogao dobiti isključivo iz njegovih ostataka (obično kostiju).
Rezultati istraživanja
Nakon što su dobili “materijalne dokaze”, arheolozi su započeli njihovu postupnu analizu kako bi dobili što cjelovitiju informaciju o našem “osumnjičeniku”, koji je žvakao brezovu smolu.
Slika #1
Radiokarbonsko datiranje, koje se provodi mijenjanjem količine radioaktivnog izotopa 14C u uzorku u odnosu na stabilne izotope ugljika, pokazalo je da je guma stara između 5858 i 5661 godinu (1b). To sugerira da uzorak potječe iz razdoblja ranog neolitika. Ovo se razdoblje naziva i „novo kameno doba“, jer su kameni proizvodi postajali sve složeniji, a pojavila se i tehnologija brušenja i bušenja rupa.
Kemijska analiza pomoću Fourierove transformacije infracrvene spektroskopije (FTIR) proizvela je spektar vrlo sličan modernom brezinom katranu. GC/MS (plinska kromatografija/masena spektrometrija) otkrila je prisutnost triterpena betulina i lupeola, koji je prilično čest u uzorcima uzetim s breze (1c). Dodatna potvrda da je uzorak breza bili su tragovi dikarboksilnih kiselina i zasićenih masnih kiselina identificirani istim GC/MS.
Tako su znanstvenici otkrili da je uzorak smola breze star od 5858 do 5661 godine (rani neolitik).
Sljedeći korak bilo je sekvenciranje DNK, koje je generiralo približno 360 milijuna DNK sekvenci uparenih baza, od kojih se gotovo trećina mogla jedinstveno podudarati s ljudskim referentnim genomom (hg19).
Sekvence uparenih baza ljudske DNK pokazale su sve značajke svojstvene DNK drevnih ljudi: relativno kratke prosječne duljine fragmenata, čestu prisutnost purini* do rupture šava i povećane učestalosti vidljivih nadomjestaka citozin* (C) uključeno timin* (T) na 5′ krajevima fragmenata DNA.
purin* (C5N4H4) je najjednostavniji predstavnik imidazo[4,5-d]pirimidina.
citozin* (C4H5N3O) je organski spoj, dušična baza, derivat pirimidina.
Timin* (C5H6N2O2) je derivat pirimidina, jedna od pet dušičnih baza.
Također je generirao oko 7.3 GB podataka u vezi s neljudskim sekvencama.
Uzorak je sadržavao približno 30% endogene ljudske DNK. To se može usporediti s dobro očuvanim zubima i kostima drevnih ljudi.
Na temelju odnosa između sekvenci uparenih baza koje odgovaraju kromosomima X i Y, znanstvenici su uspjeli odrediti spol drevne ljubiteljice žvakaće gume - ženski.
Kako bi se predvidjela boja kose, očiju i kože, genotipovi su izvedeni za četrdeset jedan SNP*koji su uključeni u sustav .
SNP* (single nucleotide polymorphism) - razlike u sekvenci DNA jednog nukleotida u veličini u genomu predstavnika iste vrste ili između homolognih regija homolognih kromosoma.
Ova analiza je pokazala da je žena tamnoputa, tamnosmeđe kose i plavih očiju.
Slika #2
Znanstvenici su pronašli 593102 SNP-a u genomu koji se proučava koji je prethodno bio genotipiziran u bazi podataka od >1000 modernih ljudi i >100 prethodno 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 najvjerojatnije zapadnjački lovac-sakupljač (W.H.G.). Usporedba aleli* suvremeni ljudi i drevna žena potvrdili su svoje članstvo u uspostavljenoj skupini (2b).
Aleli* - različite vrste istog gena, smještene u istim regijama homolognih kromosoma. Aleli određuju smjer razvoja pojedine osobine.
Ove rezultate potvrđuje i qpAdm analiza. Ova analiza pokazuje da se jednostavan linearni model, koji pretpostavlja 100% WHG podrijetlo za drevnu ženu, ne može odbaciti u korist složenijeg modela (2s).
Za široku karakterizaciju taksonomskog sastava neljudskih sekvenci u uzorku korišten je MetaPhlan2, alat posebno dizajniran za taksonomsko profiliranje dobivenih kratkih sekvenci metoda sačmarice*.
Metoda sačmarice* - metoda sekvenciranja dugih dijelova DNK, kada dobivanje slučajnog masivnog uzorka kloniranih fragmenata DNK omogućuje vraćanje izvorne sekvence DNK.
Slika #3
Na "origami" 3a prikazuje rezultate analize glavnih komponenti uspoređujući mikrobni sastav ispitivanog uzorka i 689 profila mikrobioma iz Projekta ljudskog mikrobioma (HMP). Došlo je do grupiranja između podataka uzorka i HMP podataka, što znači da su bili vrlo slični. To je također vidljivo na 3b, koji prikazuje mikrobni sastav smole u usporedbi s istim iz dva uzorka tla (sakupljanje je napravljeno na istom mjestu) i u usporedbi s mikrobnim sastavom suvremenog čovjeka.
Detaljnijom analizom mikrobnog sastava utvrđena je prisutnost 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 skupini MitisUključujući Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae.
Tablica 1: Popis svih neljudskih svojti pronađenih u uzorku brezinog katrana.
Konsenzusni genom je rekonstruiran iz sekvenci uparenih baza S. pneumoniae i procjena broja heterozigotnih mjesta. Rezultati su pokazali prisutnost nekoliko sojeva (slika #4).
Slika #4
Za procjenu virulentnosti sojeva S. pneumoniaeekstrahirani iz drevne smole, znanstvenici su spojili kontige (skup preklapajućih segmenata DNK) s potpunom bazom podataka faktora virulencije, što im je omogućilo identificiranje poznatih gena virulencija* S. pneumoniae.
Virulencija* — stupanj sposobnosti soja da zarazi organizam koji se proučava.
Dvadeset i šest faktora virulencije S. pneumoniae identificirano je u drevnom uzorku, uključujući kapsularne polisaharide (CPS), streptokoknu enolazu (Eno) i pneumokokni površinski antigen A (PsaA).
Analizom antičkog uzorka smole utvrđeno je i prisustvo tragova dviju biljnih vrsta: breze (Betula pendula) i lješnjaka (Corylus avellana). Osim toga, otkriveno je oko 50000 XNUMX sekvenci koje su povezane s divljom patkom (Anas platyrhynchos, vrsta patke).
Za detaljnije upoznavanje s nijansama studije, preporučujem da pogledate и njemu.
Epilog
Ova se studija s pravom može nazvati jedinstvenom, s obzirom na količinu dobivenih informacija. Ranije se kompletan genom drevne osobe mogao obnoviti isključivo iz njegovih ostataka (kostiju i zuba), no u ovom radu znanstvenici su ga uspjeli dobiti iz žvakane brezine smole.
Otkrili su da je drevnu žvakaću gumu, staru 5700 godina, žvakala žena tamne puti, tamnosmeđe kose i plavih očiju. Ovaj opis izgleda još jednom potvrđuje da se svjetlija pigmentacija kože kod stanovnika zapadnog dijela Euroazije počela javljati kasnije. Osim toga, takve vanjske karakteristike usporedive su s onima predstavnika zapadnih lovaca skupljača, među kojima je vjerojatno 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 prisutnost nekoliko vrsta bakterija (Neisseria subflava, Rothia mucilaginosa, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia и Treponema denticola). Osim toga, pronađeni su tragovi virusa Epstein-Barr, što ne čudi, s obzirom na visoku prevalenciju ovog virusa među modernim ljudima (90-95% odrasle populacije su njegovi nositelji).
Pronađeno je i nekoliko vrsta streptokoka iz skupine MitisUključujući Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae.
Što se tiče gastronomskih preferencija drevne žene, procjena neljudskih sekvenci DNK, koje također nisu bile povezane s virusima ili bakterijama, pronašla je tragove breze, lješnjaka i patke patke. Može se pretpostaviti da su te biljke i životinje bile osnova prehrane drevnih ljudi tog razdoblja. Međutim, postoji velika vjerojatnost da je DNK ovih biljaka i životinja dospio u smolu jer ih je drevna žena konzumirala neposredno prije žvakanja smole. Drugim riječima, ovo bi mogao biti izolirani incident.
Zašto je smola izvrstan izvor drevne ljudske DNK? Stvar je u tome što se tijekom procesa žvakanja DNK "zapečaćuje" smolom i pohranjuje u njoj zbog svojih aseptičnih i hidrofobnih svojstava.
U budućnosti znanstvenici planiraju analizirati i druge pronađene uzorke, što će pomoći u daljnjem razumijevanju života drevnih ljudi. Osim toga, mikrobni sastav drevnih uzoraka daje uvid u evoluciju oralnih mikroba i nekih patogena.
Bez obzira na to, prikupiti toliko informacija o čovjeku iz komadića sažvakane smole koju je ispljunuo prije 5700 godina nevjerojatno je postignuće. Nekima podaci iz prošlosti, pogotovo one tako daleke, nisu važni. Međutim, zapravo, što više znamo o našim precima, to više razumijemo svoje pravo ja.
Petak off-top:
Video o tome kako se u suvremenom svijetu proizvode žvakaće gume.
Off-top 2.0:
Malo nostalgije :)
Hvala na gledanju, ostanite znatiželjni i ugodan vikend svima! 🙂
Neki oglasi 🙂
Hvala što ste ostali s nama. Sviđaju li vam se naši članci? Želite li vidjeti više zanimljivog sadržaja? Podržite nas narudžbom ili preporukom prijateljima, , jedinstveni analog poslužitelja početne razine, koji smo izmislili za vas: (dostupno s RAID1 i RAID10, do 24 jezgre i do 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 puta jeftiniji u Equinix Tier IV podatkovnom centru u Amsterdamu? Samo ovdje u Nizozemskoj! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 Ghz 6C 128 GB DDR3 2x960 GB SSD 1 Gbps 100 TB - od 99 USD! Pročitaj o
Izvor: www.habr.com