Í leynilögregluþáttum og kvikmyndum, þar sem afbrotafræðingar leika aðalhlutverkið í að knýja söguþráðinn, má oft sjá hvernig sá sem skildi eftir sig þessi ummerki tókst að bera kennsl á sígarettustubbinn eða með því að tyggja tyggjó sem festist við borðið. Í raunveruleikanum geturðu líka lært mikið um hann af tyggigúmmíi sem hefur verið í munni manns. Í dag munum við skoða rannsókn þar sem vísindamenn frá Kaupmannahafnarháskóla uppgötvuðu „tyggigúmmí“ við uppgröft, sem er um það bil 5700 ára gamalt. Hvaða upplýsingar um menn gátu vísindamenn fengið úr uppgötvun þeirra, hvern annar gæti fornt tyggjó sagt frá og hvernig gætu þessar rannsóknir haft áhrif á baráttuna við ýmsa sjúkdóma í framtíðinni? Svör við þessum spurningum bíða okkar í skýrslu vísindamannanna. Farðu.
Rannsóknargrundvöllur
Aðalpersóna þessarar rannsóknar er birkikvoða eða birkitjara. Þetta brúnsvarta efni fæst með því að sjóða efsta lagið af birkiberki (birkibörki) í lokuðu íláti. Við slíkar aðstæður á sér stað hitun án aðgangs að súrefni, þ.e. þurreimingu. Við hitunarferlið breytist birkibörkur í tjöru.
Í fornöld var þetta ferli framkvæmt í leirgámum yfir eldi. Í þá daga var tjara venjulega notuð til að vinna úr steinafurðum sem alhliða lím. Fyrstu fornleifafundirnir af tjöru sem menn notuðu eru frá fornleifatímanum.
Það er rökrétt að tjara hafi verið notuð í „iðnaði“ ef svo má segja. Hins vegar hafa fornleifafræðingar fundið leifar af tönnum á mörgum bitum af birkiplastefni. Af hverju tuggðu forfeður okkar tjöru? Það eru nokkrar kenningar sem skýra þetta. Í fyrsta lagi harðnar tjaran fljótt þegar hún er kæld, svo að tyggja hana gæti verið vegna löngunar til að hita hana upp og gera hana mýkri fyrir vinnuna. Það er kenning sem segir að tjara hafi verið tyggð til að draga úr sársauka af völdum sjúkdóma í munnholi, þar sem tjara er talin sótthreinsandi, þó mjög veik. Einnig telja sumir vísindamenn að þetta hafi verið upphafið að tannhirðu og tjaran virkaði sem forn tannbursti. Og fyndnasta kenningin, en þar af leiðandi ekki tilgangslaus, er ánægja. Fornmenn gátu tuggið plastefnið bara svona, þ.e. án góðrar ástæðu.
Að búa til birkiplastefni í reynd.
Það eru miklar vangaveltur um efni tyggja plastefnis af fornu fólki, en enginn hefur gert miklar rannsóknir sem gefa áþreifanlegar niðurstöður. Þess vegna ákváðu vísindamenn frá Kaupmannahafnarháskóla að greina bita af tyggðu plastefni sem fannst við uppgröft í suðurhluta Danmerkur (1). Rannsókn á sýninu sýndi að það innihélt ekki aðeins DNA úr mönnum heldur einnig örveru-DNA, sem gæti sagt meira um örveru til inntöku. DNA fannst einnig úr plöntum sem virðist hafa verið neytt af fornum manni áður en kvoða var tuggið.
DNA er svo vel varðveitt að vísindamenn eru ánægðir með að þeim tókst að einangra allt erfðamengi mannsins. Þessi að því er virðist ómerkilega staðreynd er í raun bylting í fornleifafræði og erfðafræði. Staðreyndin er sú að áður fyrr var hægt að fá fullkomið erfðamengi fornra manneskju eingöngu úr leifum hans (venjulega beinum).
Niðurstöður rannsókna
Eftir að hafa fengið „efnislegu sönnunargögnin“ hófu fornleifafræðingar skref-fyrir-skref greiningu á þeim til að fá sem fullkomnustu upplýsingar um „grunann“ okkar sem tuggði birkiplastefni.
Mynd #1
Geislakolefnisgreining, sem er gerð með því að breyta magni geislavirkrar samsætu 14C í sýni miðað við stöðugar samsætur kolefnis, leiddi í ljós að tyggjóið var á milli 5858 og 5661 ára (1b). Þetta bendir til þess að sýnishornið eigi rætur sínar að rekja til frumneolithic tímabilsins. Þetta tímabil er einnig kallað "nýja steinöldin", þar sem steinafurðir urðu flóknari og tæknin við að mala og bora holur birtist.
Efnagreining með Fourier umbreytingu innrauðri litrófsgreiningu (FTIR) framleiddi litróf sem er mjög svipað nútíma birkitjöru. GC/MS (gasskiljun/massagreining) leiddi í ljós tilvist triterpenes betulin og lupeol, sem er nokkuð algengt í sýnum sem tekin eru úr birki (1c). Viðbótar staðfesting á því að sýnið væri birki voru leifar díkarboxýlsýra og mettaðra fitusýra sem greindust með sama GC/MS.
Þannig hafa vísindamenn komist að því að sýnið er birkiplastefni á aldrinum 5858 til 5661 ára (snemma nýsteinaldar).
Næsta skref var DNA raðgreining, sem myndaði um það bil 360 milljón basapöruð DNA raðir, en næstum þriðjungur þeirra var hægt að passa einstaklega við viðmiðunarerfðamengi mannsins (hg19).
Basapöruð raðir af DNA úr mönnum sýndu alla eiginleika sem felast í DNA fornra manna: nokkuð stutt meðallengd brota, tíð tilvist púrín* til að sauma rof og aukna tíðni sýnilegra uppbóta cýtósín* (C) á týmín* (T) á 5′ endum DNA búta.
Púrín* (C5N4H4) er einfaldasti fulltrúi imidazó[4,5-d]pýrimídína.
Cytósín* (C4H5N3O) er lífrænt efnasamband, köfnunarefnisbasi, pýrimídínafleiða.
Timin* (C5H6N2O2) er pýrimídínafleiða, einn af fimm niturbasa.
Það myndaði einnig um 7.3 GB af gögnum varðandi raðir sem ekki eru mannlegar.
Sýnið innihélt um það bil 30% innrænt DNA úr mönnum. Þetta er sambærilegt við vel varðveittar tennur og bein fornra manna.
Byggt á tengslunum á milli raða para basa sem samsvara X og Y litningunum, gátu vísindamenn ákvarðað kyn forna gúmmíelskandans - kvenkyns.
Til að spá fyrir um lit hárs, augna og húðar voru arfgerðir fengnar fyrir fjörutíu og einn SNP*sem eru innifalin í kerfinu .
SNP* (single nucleotide polymorphism) - munur á DNA röð eins núkleótíðs að stærð í erfðamengi fulltrúa sömu tegundar eða á milli einsleitra svæða einsleitra litninga.
Þessi greining sýndi að konan var dökk á hörund með dökkbrúnt hár og blá augu.
Mynd #2
Vísindamennirnir fundu 593102 SNP í erfðamenginu sem verið er að rannsaka sem áður höfðu verið arfgerð í gagnagrunni yfir >1000 nútímamenn og >100 áður birt forn erfðamengi.
Á myndinni 2 niðurstöður aðalþáttagreiningar eru sýndar. Þessi aðferð til að draga úr víddarstærð gagna gerði okkur kleift að ákvarða að fornkonan, sem verið er að rannsaka erfðamengi hennar, sé líklegast vestrænn veiðimaður og safnari (W.H.G.). Samanburður samsætur* nútímafólk og forn kona staðfestu aðild sína að rótgrónum hópi (2b).
Samsætur* - mismunandi gerðir af sama geni, staðsett á sömu svæðum einsleitra litninga. Samsætur ákvarða þróunarstefnu ákveðins eiginleika.
Þessar niðurstöður eru einnig staðfestar með qpAdm greiningu. Þessi greining sýnir að ekki er hægt að henda einföldu línulegu líkani, sem gerir ráð fyrir 100% WHG uppruna fyrir fornu konuna, í þágu flóknara líkans (2).
Til að lýsa í stórum dráttum flokkunarfræðilega samsetningu ómannlegra raða í sýninu var MetaPhlan2 notað, tól sem er sérstaklega hannað fyrir flokkunarfræðilega sniðgreiningu á stuttum raðir sem fengust. haglabyssuaðferð*.
Haglabyssuaðferð* - aðferð til að raða löngum hlutum af DNA, þegar þú færð tilviljunarmikið sýni af klónuðum DNA bútum gerir þér kleift að endurheimta upprunalegu DNA röðina.
Mynd #3
Á "origami" 3 sýnir niðurstöður aðalþáttagreiningar sem ber saman örverusamsetningu rannsóknarsýnisins og 689 örveruprófíla frá Human Microbiome Project (HMP). Það var þyrping á milli úrtaksgagnanna og HMP-gagnanna, sem þýðir að þau voru mjög svipuð. Þetta sést líka á 3b, sem sýnir örverusamsetningu plastefnisins í samanburði við það sama úr tveimur jarðvegssýnum (söfnunin var gerð á sama stað) og í samanburði við örverusamsetningu nútímamanna.
Nánari greining á örverusamsetningu sýndi tilvist baktería Neisseria subflava и Rothia mucilaginosaOg Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia и Treponema dentcola. Auk þess greindust leifar af Epstein-Barr veirunni.
Nokkrar tegundir streptókokka sem tilheyra hópnum MítaÁsamt Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae.
Tafla 1: Listi yfir alla flokka sem ekki eru úr mönnum sem finnast í birkitjörusýninu.
Samþykkt erfðamengi var endurbyggt úr basapöruðum röðum S. pneumoniae og mat á fjölda arfblendna staða. Niðurstöðurnar sýndu tilvist nokkurra stofna (mynd #4).
Mynd #4
Til að meta meinvirkni stofna S. pneumoniaeunnin úr fornu trjákvoða, pöruðu vísindamenn saman contigs (sett af DNA-hlutum sem skarast) við heilan gagnagrunn yfir meinvirkniþætti, sem gerði þeim kleift að bera kennsl á þekkt gen meinsæri* S. pneumoniae.
Meinsemd* — hversu getu stofnsins er til að smita lífveruna sem verið er að rannsaka.
Tuttugu og sex meinvirkniþættir S. pneumoniae voru auðkenndir í forna sýninu, þar á meðal hylkisfjölsykrur (CPS), streptókokka enólasi (Eno) og pneumókokka yfirborðsmótefnavaka A (PsaA).
Greining á fornu trjákvoðasýninu leiddi einnig í ljós að ummerki voru um tvær plöntutegundir: birki (Betula pendula) og heslihnetu (Corylus avellana). Að auki fundust um 50000 raðir sem tengdust öndinni (Anas platyrhynchos, andategund).
Fyrir ítarlegri kynningu á blæbrigðum rannsóknarinnar mæli ég með að skoða и til hans.
Eftirmáli
Þessa rannsókn má með réttu kallast einstök, miðað við magn upplýsinga sem aflað er. Áður fyrr var hægt að endurheimta fullkomið erfðamengi fornrar manneskju eingöngu úr leifum hans (beinum og tönnum), en í þessu verki tókst vísindamönnum að fá það úr tyggðu birkiplastefni.
Þeir komust að því að forna tyggjóið, 5700 ára gamalt, var tuggið af konu með dökka húð, dökkbrúnt hár og blá augu. Þessi lýsing á útliti staðfestir enn og aftur að ljósari húðlitun meðal íbúa vesturhluta Evrasíu fór að koma fram síðar. Auk þess eru slíkir ytri eiginleikar sambærilegir við fulltrúa vestrænna veiðimanna og safnara, þar sem væntanlega var konan sem fékk erfðamengi úr sýninu.
Kosturinn við að rannsaka tuggið plastefni er að það veitir upplýsingar um örverusamsetningu munnhols fornra manna. Þessi greining sýndi tilvist nokkrar tegundir baktería (Neisseria subflava, Rothia mucilaginosa, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia и Treponema dentcola). Auk þess fundust leifar af Epstein-Barr veirunni, sem kemur ekki á óvart í ljósi þess hve algengur veiran er meðal nútímafólks (90-95% fullorðinna íbúanna eru arfberar hennar).
Einnig fundust nokkrar tegundir streptókokka úr hópnum MítaÁsamt Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae.
Hvað varðar matarlyst fornkonunnar, þá fannst við mat á DNA röðum sem ekki voru af mönnum, sem voru heldur ekki tengdar vírusum eða bakteríum, leifar af birki, heslihnetum og öndum. Ætla má að þessar plöntur og dýr hafi verið undirstaða fæðu fyrir forna fólkið á þeim tíma. Hins vegar eru góðar líkur á því að DNA þessara plantna og dýra hafi komist inn í plastefnið vegna þess að fornkonan neytti þeirra skömmu áður en hún tyggði plastefnið. Með öðrum orðum, þetta gæti verið einstakt atvik.
Hvers vegna er trjákvoða frábær uppspretta fornra DNA manna? Málið er að á meðan á tyggingunni stendur er DNA „innsiglað“ með plastefni og geymt í því vegna smitgátar og vatnsfælna.
Í framtíðinni ætla vísindamenn að greina önnur sýni sem fundust, sem mun hjálpa til við að skilja enn frekar líf fornra manna. Að auki veitir örverusamsetning fornra sýna innsýn í þróun munnörvera og sumra sýkla.
Burtséð frá því, það er ótrúlegt afrek að tína til svo mikið af upplýsingum um mann úr tuggu plastefni sem hann spýtti út fyrir 5700 árum. Fyrir suma eru upplýsingar frá fortíðinni, sérstaklega þær sem eru svo fjarlægar, ekki mikilvægar. Hins vegar, í raun, því meira sem við vitum um forfeður okkar, því betur skiljum við okkar sanna sjálf.
Föstudagur off-top:
Myndband um hvernig tyggjó er framleitt í nútíma heimi.
Off-top 2.0:
Smá nostalgía :)
Takk fyrir að horfa, vertu forvitin og eigið frábæra helgi allir! 🙂
Nokkrar auglýsingar 🙂
Þakka þér fyrir að vera hjá okkur. Líkar þér við greinarnar okkar? Viltu sjá meira áhugavert efni? Styðjið okkur með því að leggja inn pöntun eða mæla með því við vini, , einstök hliðstæða upphafsþjóna, sem var fundið upp af okkur fyrir þig: (fáanlegt með RAID1 og RAID10, allt að 24 kjarna og allt að 40GB DDR4).
Dell R730xd 2x ódýrari í Equinix Tier IV gagnaveri í Amsterdam? Aðeins hér í Hollandi! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - frá $99! Lestu um
Heimild: www.habr.com