מה אומר לנו "מסטיק" בן 5700 שנה על האדם שלעס אותו?

בסדרות בלשים ובסרטים, שבהם קרימינולוגים ממלאים את התפקיד הראשי בהנעת העלילה, ניתן לראות לעתים קרובות כיצד האדם שהשאיר עקבות אלו זוהה בהצלחה על ידי בדל סיגריה או על ידי לעיסת מסטיק הדבוקה לשולחן. בחיים האמיתיים, אתה יכול גם ללמוד עליו הרבה מלעיסת מסטיק שהיה בפה של אדם. היום נסתכל על מחקר שבו מדענים מאוניברסיטת קופנהגן גילו "מסטיק" במהלך חפירות, שגילו כ-5700 שנים. איזה מידע על בני אדם יכלו מדענים לקבל מהממצא שלהם, על מי עוד יכול היה מסטיק עתיק לספר, וכיצד מחקר זה יכול להשפיע על המאבק במחלות שונות בעתיד? תשובות לשאלות אלו ממתינות לנו בדוח המדענים. ללכת.

בסיס מחקר

הדמות הראשית של מחקר זה היא שרף ליבנה או זפת ליבנה. חומר חום-שחור זה מתקבל על ידי הרתחת השכבה העליונה של קליפת ליבנה (קליפת ליבנה) במיכל סגור. בתנאים כאלה, חימום מתרחש ללא גישה לחמצן, כלומר. זיקוק יבש. במהלך תהליך החימום, קליפת ליבנה הופכת לזפת.

בימי קדם, תהליך זה בוצע במיכלי חרס על אש. באותם ימים, זפת שימשה בדרך כלל לעיבוד מוצרי אבן כדבק אוניברסלי. הממצאים הארכיאולוגיים הראשונים של זפת בשימוש בני אדם מתוארכים לתקופה הפליאוליתית.

זה הגיוני שהזפת שימשה ב"תעשייה", כביכול. עם זאת, ארכיאולוגים מצאו עקבות של שיניים על חלקים רבים של שרף ליבנה. מדוע לעסו אבותינו זפת? ישנן מספר תיאוריות להסביר זאת. ראשית, זפת מתקשה במהירות כאשר היא מתקררת, כך שללעיסה יכולה להיות בגלל הרצון לחמם אותה ולהפוך אותה לרכה יותר לעבודה. ישנה תיאוריה שגורסת כי זפת נלעסה כדי להפחית כאבים הנגרמים ממחלות של חלל הפה, שכן זפת נחשבת לחומר חיטוי, אם כי חלש מאוד. כמו כן, חלק מהחוקרים מאמינים כי אלו היו ההתחלה של היגיינת השיניים, והזפת פעלה כמברשת שיניים עתיקה. והתיאוריה הכי מצחיקה, אבל לכן לא חסרת משמעות, היא הנאה. אנשים עתיקים יכלו ללעוס את השרף סתם כך, כלומר. בלי שום סיבה טובה.

ביצוע שרף ליבנה בפועל.

יש הרבה ספקולציות בנושא לעיסת שרף על ידי אנשים עתיקים, אבל אף אחד לא עשה הרבה מחקר שנותן תוצאות קונקרטיות. לכן, מדענים מאוניברסיטת קופנהגן החליטו לנתח חתיכת שרף לעוס שנמצאה במהלך חפירות בדרום דנמרק (1а). מחקר של הדגימה הראה שהיא לא מכילה רק DNA אנושי, אלא גם DNA מיקרוביאלי, שיכול לספר יותר על המיקרוביום הפה. כמו כן נמצא DNA מצמחים שנצרכו ככל הנראה על ידי האדם הקדמון לפני לעיסת השרף.

ה-DNA שמור כל כך טוב, מדענים שמחים שהם הצליחו לבודד את הגנום האנושי המלא. עובדה חסרת משמעות לכאורה זו היא למעשה פריצת דרך בארכיאולוגיה ובגנטיקה. העובדה היא שבעבר ניתן היה להשיג את הגנום המלא של אדם קדום אך ורק משרידיו (בדרך כלל עצמות).

תוצאות המחקר

לאחר שקיבלו את "הראיות החומריות", החלו ארכיאולוגים בניתוח צעד אחר צעד שלה כדי לקבל את המידע המלא ביותר על "החשוד" שלנו, שלעס שרף ליבנה.

תמונה מס' 1

תיארוך פחמן רדיואקטיבי, שנעשה על ידי שינוי כמות האיזוטופ הרדיואקטיבי 14C בדגימה ביחס לאיזוטופים יציבים של פחמן, מצא כי המסטיק הוא בין 5858 ל-5661 שנים (1b). זה מצביע על כך שהמדגם מתוארך לתקופה הניאוליתית הקדומה. תקופה זו נקראת גם "תקופת האבן החדשה", כאשר מוצרי האבן הפכו מורכבים יותר, והופיעה הטכנולוגיה של השחזה וקידוח חורים.

ניתוח כימי באמצעות ספקטרוסקופיה אינפרא אדום של פורייה (FTIR) יצר ספקטרום דומה מאוד לזפת ליבנה מודרנית. GC/MS (כרומטוגרפיה גז/ספקטרומטריית מסה) גילה נוכחות של טריטרפנים בטולין ולופאול, דבר שכיח למדי בדגימות שנלקחו מליבנה (1c). אישור נוסף לכך שהדגימה היא ליבנה היו עקבות של חומצות דיקרבוקסיליות וחומצות שומן רוויות שזוהו על ידי אותו GC/MS.

לפיכך, מדענים מצאו כי המדגם הוא שרף ליבנה בגיל 5858 עד 5661 שנים (התקופה הנאוליתית המוקדמת).

השלב הבא היה רצף דנ"א, שיצר כ-360 מיליון רצפי דנ"א צמדים לבסיסים, שכמעט שליש מהם ניתן להתאים באופן ייחודי לגנום הייחוס האנושי (hg19).

רצפי הבסיס של הדנ"א האנושי הראו את כל התכונות הטמונות ב-DNA של אנשים קדומים: אורכים ממוצעים קצרים למדי של שברים, נוכחות תכופה פורינים* לתפר קרע ותדירות מוגברת של תחליפים גלויים ציטוזין* (ג) על תימין* (T) בקצוות 5′ של שברי DNA.

פורין* (C5N4H4) הוא הנציג הפשוט ביותר של imidazo[4,5-d]pyrimidines.

ציטוזין* (C4H5N3O) היא תרכובת אורגנית, בסיס חנקני, נגזרת פירמידין.

טימין* (C5H6N2O2) היא נגזרת פירמידין, אחד מחמישה בסיסים חנקניים.

זה גם יצר כ-7.3 GB של נתונים לגבי רצפים לא אנושיים.

הדגימה הכילה כ-30% DNA אנדוגני אנושי. זה דומה לשיניים ולעצמות השמורים היטב של אנשים קדומים.

בהתבסס על הקשר בין רצפי הבסיסים הזוגיים התואמים לכרומוזומי X ו-Y, מדענים הצליחו לקבוע את מינו של חובבת החניכיים העתיקה - נקבה.

על מנת לחזות את צבע השיער, העיניים והעור, נגזרו גנוטיפים לארבעים ואחד SNP*הכלולים במערכת HIrisPlex-S.

SNP* (פולימורפיזם נוקלאוטיד בודד) - הבדלים ברצף ה-DNA של נוקלאוטיד אחד בגודלו בגנום של נציגים מאותו המין או בין אזורים הומולוגיים של כרומוזומים הומולוגיים.

ניתוח זה הראה שהאישה הייתה כהת עור עם שיער חום כהה ועיניים כחולות.

תמונה מס' 2

המדענים מצאו 593102 SNPs בגנום הנחקר אשר עברו גנוטיפ בעבר במסד נתונים של יותר מ-1000 בני אדם מודרניים ויותר מ-100 גנומים עתיקים שפורסמו בעבר.

על התמונה 2а התוצאות של ניתוח הרכיבים העיקריים מוצגות. שיטה זו של הפחתת ממדי נתונים אפשרה לנו לקבוע שהאישה העתיקה שהגנום שלה נחקר היא ככל הנראה צייד-לקט מערבי (W.H.G.). השוואה אללים* אנשים מודרניים ואישה עתיקה אישרו את חברותה בקבוצה מבוססת (2b).

אללים* - סוגים שונים של אותו גן, הממוקמים באותם אזורים של כרומוזומים הומולוגיים. אללים קובעים את כיוון ההתפתחות של תכונה מסוימת.

תוצאות אלה מאושרות גם על ידי ניתוח qpAdm. ניתוח זה מראה שלא ניתן לבטל מודל ליניארי פשוט, אשר מניח מקור של 100% WHG עבור האישה הקדומה, לטובת מודל מורכב יותר (2c).

כדי לאפיין באופן רחב את ההרכב הטקסונומי של רצפים לא אנושיים במדגם, נעשה שימוש ב-MetaPhlan2, כלי שתוכנן במיוחד עבור פרופיל טקסונומי של רצפים קצרים שהתקבלו שיטת רובה ציד*.

שיטת רובה ציד* - שיטה של ​​רצף קטעים ארוכים של DNA, כאשר השגת דגימה מסיבית אקראית של שברי DNA משובטים מאפשרת לך לשחזר את רצף ה-DNA המקורי.

תמונה מס' 3

על "אוריגמי" 3а מציג את התוצאות של ניתוח רכיבים עיקריים בהשוואה בין ההרכב החיידקי של דגימת המחקר לבין 689 פרופילי מיקרוביום מפרויקט המיקרוביום האנושי (HMP). היה מקבץ בין נתוני המדגם לנתוני HMP, כלומר הם היו מאוד דומים. זה נראה גם ב 3b, המציגה את ההרכב המיקרוביאלי של השרף בהשוואה לאותו משתי דגימות קרקע (האוסף נעשה באותו מקום) ובהשוואה להרכב המיקרוביאלי של בני האדם המודרניים.

ניתוח מפורט יותר של הרכב החיידקים הראה נוכחות של חיידקים Neisseria subflava и Rothia mucilaginosaו - פורפירומונס, Tannerella forsythia и טרפונמה דנטיקולה. בנוסף, התגלו עקבות של נגיף אפשטיין-בר.

כמה מינים של סטרפטוקוקים השייכים לקבוצה מיטיסכולל Streptococcus viridans и סטרפטוקוקוס דלקת ריאות.

טבלה 1: רשימה של כל הטסים הלא אנושיים שנמצאו בדגימת זפת ליבנה.

גנום קונצנזוס שוחזר מרצפים מצמדי בסיסים דלקת ריאות והערכת מספר האתרים ההטרוזיגוטיים. התוצאות הראו נוכחות של מספר זנים (תמונה מס' 4).

תמונה מס' 4

להעריך את הארסיות של זנים דלקת ריאותמופק משרף עתיק, מדענים התאימו קונטיגים (קבוצה של מקטעי DNA חופפים) למסד נתונים שלם של גורמי ארסיות, מה שאפשר להם לזהות גנים ידועים אַרסִיוּת* S. pneumoniae.

אַרסִיוּת* - מידת יכולתו של הזן להדביק את האורגניזם הנחקר.

26 גורמי ארסיות של S. pneumoniae זוהו במדגם הקדום, כולל פוליסכרידים קפסולריים (CPS), אנלאז סטרפטוקוקלי (Eno) ואנטיגן משטח פנאומוקוק A (PsaA).

ניתוח של דגימת השרף הקדומה גילה גם נוכחות של עקבות של שני מיני צמחים: ליבנה (Betula pendula) ואגוז לוז (Corylus avellana). בנוסף, התגלו כ-50000 רצפים הקשורים למולארד (Anas platyrhynchos, זן של ברווז).

להבנה מפורטת יותר של הניואנסים של המחקר, אני ממליץ להסתכל על מדענים מדווחים и חומרים נוספים אליו.

אפילוג

ניתן לכנות מחקר זה ייחודי, בהתחשב בכמות המידע שהושג. בעבר, ניתן היה לשחזר את הגנום המלא של אדם קדום אך ורק משרידיו (עצמות ושיניים), אך בעבודה זו הצליחו מדענים להשיג אותו משרף ליבנה לעוס.

הם גילו כי המסטיק העתיק, בן 5700 שנה, נלעס על ידי אישה בעלת עור כהה, שיער חום כהה ועיניים כחולות. תיאור זה של המראה שוב מאשר שפיגמנטציה בהירה יותר של העור בקרב תושבי החלק המערבי של אירואסיה החלה להופיע מאוחר יותר. בנוסף, מאפיינים חיצוניים כאלה דומים לאלו של נציגי ציידים-לקטים מערביים, שכללו ככל הנראה את האישה שהגנום שלה התקבל מהדגימה.

היתרון בלימוד שרף לעוס הוא בכך שהוא מספק מידע לגבי ההרכב המיקרוביאלי של חלל הפה של אדם קדום. ניתוח זה הראה נוכחות של מספר סוגים של חיידקים (Neisseria subflava, Rothia mucilaginosa, פורפירומונס, Tannerella forsythia и טרפונמה דנטיקולה). בנוסף, נמצאו עקבות של נגיף אפשטיין-בר, מה שלא מפתיע, לאור השכיחות הגבוהה של נגיף זה בקרב אנשים מודרניים (90-95% מהאוכלוסייה הבוגרת הם נשאים שלו).

כמו כן נמצאו מספר מינים של סטרפטוקוקוס מהקבוצה מיטיסכולל Streptococcus viridans и סטרפטוקוקוס דלקת ריאות.

באשר להעדפות הגסטרונומיות של האישה הקדומה, בהערכה של רצפי DNA לא אנושיים, שגם הם לא היו קשורים לווירוסים או חיידקים, נמצאו עקבות של ליבנה, אגוזי לוז וברווזים מלרד. ניתן להניח שצמחים ובעלי חיים אלו היו הבסיס למזון עבור האנשים הקדומים של אותה תקופה. עם זאת, יש סיכוי טוב שה-DNA של הצמחים והחיות הללו נכנס לשרף מכיוון שהאישה הקדומה צרכה אותם זמן קצר לפני לעיסת השרף. במילים אחרות, זה יכול להיות אירוע בודד.

מדוע שרף הוא מקור מצוין לדנ"א אנושי עתיק? העניין הוא שבתהליך הלעיסה ה-DNA "נאטם" בשרף ומאוחסן בו בשל תכונותיו האספטיות והידרופוביות.

בעתיד, מדענים מתכננים לנתח דגימות אחרות שנמצאו, שיעזרו להבין יותר את חייהם של אנשים קדומים. בנוסף, ההרכב המיקרוביאלי של דגימות עתיקות מספק תובנה לגבי האבולוציה של חיידקים דרך הפה וכמה פתוגנים.

בלי קשר, ללקט כל כך הרבה מידע על אדם מחתיכת שרף לעוס שהוא ירק לפני 5700 שנה הוא הישג מדהים. עבור חלקם, מידע מהעבר, במיוחד אחד כל כך רחוק, אינו חשוב. עם זאת, למעשה, ככל שאנו יודעים יותר על אבותינו, כך אנו מבינים את האני האמיתי שלנו.

יום שישי מחוץ לראש:

סרטון על איך מסטיקים מיוצרים בעולם המודרני.

Off-top 2.0:

קצת נוסטלגיה :)

תודה שצפיתם, תישארו סקרנים ושבוע טוב לכולם! 🙂

כמה מודעות 🙂

תודה שנשארת איתנו. האם אתה אוהב את המאמרים שלנו? רוצים לראות עוד תוכן מעניין? תמכו בנו על ידי ביצוע הזמנה או המלצה לחברים, Cloud VPS למפתחים החל מ-$4.99, אנלוגי ייחודי של שרתים ברמת הכניסה, שהומצא על ידינו עבורכם: כל האמת על VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 ליבות) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps החל מ-$19 או איך לשתף שרת? (זמין עם RAID1 ו-RAID10, עד 24 ליבות ועד 40GB DDR4).

Dell R730xd זול פי 2 במרכז הנתונים Equinix Tier IV באמסטרדם? רק כאן 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV החל מ-$199 בהולנד! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - החל מ-$99! לקרוא על כיצד לבנות תשתיות קורפ. מחלקה עם שימוש בשרתי Dell R730xd E5-2650 v4 בשווי 9000 יורו עבור אגורה?

מקור: www.habr.com