5700年前の「チューインガム」は、それを噛んだ人について何を物語るのでしょうか?

刑事シリーズや映画では、犯罪学者が陰謀を主導する主な役割を果たしますが、タバコの吸い殻やテーブルに付着したチューインガムによって、これらの痕跡を残した人物を特定することに成功した様子がよく見られます。 実生活でも、人の口に入ったチューインガムから彼について多くのことを知ることができます。 今日は、コペンハーゲン大学の科学者が発掘中に約5700年前の「チューインガム」を発見した研究を紹介します。 科学者たちはその発見から人間についてどのような情報を得ることができるのか、古代のチューインガムは他に誰について語ることができるのか、そしてこの研究は将来のさまざまな病気との闘いにどのような影響を与える可能性があるのでしょうか? これらの疑問に対する答えは、科学者の報告書で私たちを待っています。 行く。

研究根拠

この研究の主役は樺の樹脂または樺のタールです。 この茶色がかった黒色の物質は、樺の樹皮（樺の樹皮）の最上層を密閉容器内で沸騰させることによって得られます。 このような条件下では、加熱は酸素にアクセスすることなく行われます。 乾留。 加熱プロセス中に、白樺の樹皮はタールに変換されます。

古代、このプロセスは粘土の容器の中で火の上で行われていました。 当時、石製品の加工には万能接着剤としてタールがよく使われていました。 人間が使用したタールの最初の考古学的発見は、旧石器時代に遡ります。

タールがいわば「産業」で使用されたのは当然です。 しかし、考古学者は多くの樺の樹脂片に歯の痕跡を発見しました。 なぜ私たちの祖先はタールを噛んだのでしょうか？ これを説明するにはいくつかの理論があります。 まず、タールは冷えるとすぐに固まるので、それを噛むのは作業のために温めて柔らかくしたいという欲求によるものかもしれません。 タールは非常に弱いとはいえ防腐剤と考えられているため、口腔疾患による痛みを軽減するために噛んでいたという説があります。 また、一部の研究者は、これらが歯科衛生の始まりであり、タールが古代の歯ブラシの役割を果たしたと信じています。 そして、最も面白い理論ですが、それゆえに無意味ではありませんが、それは快楽です。 古代人は樹脂をそのように噛むことができました。 正当な理由もなく。

樺樹脂作りの実習。

古代の人々による樹脂の咀嚼についてはさまざまな憶測が飛び交っていますが、具体的な結果をもたらす研究を行った人は誰もいません。 そこで、コペンハーゲン大学の科学者たちは、デンマーク南部の発掘中に見つかった噛んだ樹脂の一部を分析することにしました（1а）。 サンプルを研究したところ、ヒトの DNA だけでなく、口腔マイクロバイオームについてさらに詳しく知ることができる微生物の DNA も含まれていることが判明しました。 DNAは、樹脂を噛む前に古代人が摂取したと思われる植物からも発見された。

DNA は非常によく保存されており、科学者たちは完全なヒトゲノムを単離できたことに満足しています。 この一見取るに足らない事実は、実際には考古学と遺伝学における画期的な進歩です。 事実は、古代人の完全なゲノムは、以前は彼の遺体 (通常は骨) からのみ入手できたということです。

研究成果

「物的証拠」を受け取った考古学者は、樺の樹脂を噛んだ「容疑者」に関する最も完全な情報を得るために、その段階的な分析を開始した。

画像 #1

炭素の安定同位体と比較してサンプル中の放射性同位体14Cの量を変化させることによって行われる放射性炭素年代測定では、ガムの年齢が5858年から5661年の間であることが判明した(1b）。 これは、サンプルが初期新石器時代に遡ることを示唆しています。 この時代は「新石器時代」とも呼ばれ、石製品がより複雑になり、研磨や穴開けの技術が登場しました。

フーリエ変換赤外分光法 (FTIR) を使用した化学分析により、現代の樺のタールに非常によく似たスペクトルが得られました。 GC/MS (ガスクロマトグラフィー/質量分析) により、トリテルペンのベツリンとルペオールの存在が明らかになりました。これらはカバノキから採取されたサンプルに非常に一般的です (1c）。 サンプルがカバノキであることのさらなる確認は、同じ GC/MS によって同定された微量のジカルボン酸と飽和脂肪酸でした。

したがって、科学者たちは、サンプルが 5858 年から 5661 年前 (新石器時代初期) の樺の樹脂であることを発見しました。

次のステップは DNA 配列決定で、約 360 億 19 万の塩基対 DNA 配列が生成され、そのほぼ XNUMX 分の XNUMX はヒト参照ゲノム (hgXNUMX) と独自に一致する可能性がありました。

ヒト DNA の塩基対配列は、断片の平均長がかなり短く、頻繁に存在するなど、古代人の DNA に固有のすべての特徴を示しました。 プリン体* 縫合糸の破裂と目に見える交換の頻度の増加 シトシン* (C) オン チミン* (T) DNA 断片の 5' 末端。

プリン* (C5N4H4) はイミダゾ[4,5-d]ピリミジンの最も単純な代表です。

シトシン* (C4H5N3O) は有機化合物、窒素含有塩基、ピリミジン誘導体です。

ティミン* (C5H6N2O2) はピリミジン誘導体であり、XNUMX つの窒素含有塩基の XNUMX つです。

また、非ヒト配列に関する約 7.3 GB のデータも生成されました。

サンプルには約 30% の内因性ヒト DNA が含まれていました。 これは、保存状態の良い古代人の歯や骨に匹敵します。

X染色体とY染色体に対応する対になった塩基の配列間の関係に基づいて、科学者たちは古代のガム愛好家の性別、つまり女性を特定することができました。

髪、目、肌の色を予測するために、XNUMX 人の遺伝子型が導き出されました。 SNP*システムに含まれているもの HIrisPlex-S.

SNP* (一塩基多型) - 同じ種の代表者のゲノム内、または相同染色体の相同領域間の、XNUMX ヌクレオチドの DNA 配列のサイズの違い。

分析の結果、女性は浅黒い肌、濃い茶色の髪、青い目をしていたことが判明した。

画像 #2

科学者らは、593102人を超える現代人および1000人を超える以前に公開された古代ゲノムのデータベースで以前に遺伝子型決定されていた、研究中のゲノム内に100個のSNPを発見した。

画像上 2а 主成分分析の結果を示します。 データの次元を削減するこの方法により、ゲノムが研究されている古代の女性が西洋の狩猟採集民である可能性が最も高いと判断できました。W.H.G.）。 比較 対立遺伝子* 現代人と古代の女性は、確立されたグループのメンバーであることを確認しました（2b).

対立遺伝子* - 相同染色体の同じ領域に位置する、同じ遺伝子の異なるタイプ。 対立遺伝子は、特定の形質の発達の方向を決定します。

これらの結果は、qpAdm 分析によっても確認されます。 この分析は、古代の女性の起源が 100% WHG であると仮定する単純な線形モデルを捨てて、より複雑なモデルを優先することはできないことを示しています (2c).

サンプル中の非ヒト配列の分類学的組成を広範に特徴付けるために、得られた短い配列の分類学的プロファイリング用に特別に設計されたツールである MetaPhlan2 が使用されました。 ショットガン方式*.

ショットガン方式* - クローン化された DNA 断片のランダムで大量のサンプルを取得することで、元の DNA 配列を復元できる、DNA の長いセクションの配列を決定する方法。

画像 #3

「折り紙」について 3а 研究サンプルの微生物組成とヒト マイクロバイオーム プロジェクト (HMP) の 689 個のマイクロバイオーム プロファイルを比較した主成分分析の結果を示します。 サンプル データと HMP データの間にはクラスタリングがあり、これらは非常に類似していることを意味します。 これは、 3bこれは、樹脂の微生物組成を、XNUMX つの土壌サンプル (同じ場所で採取されたもの) との比較、および現生人類の微生物組成との比較で示しています。

微生物組成をより詳細に分析したところ、細菌の存在が判明しました。 ナイセリアサブフラバ и ロチア・ムシラギノーサと ポルフィロモナス・ジンジバリス, レンギョウタンネレラ и Treponema denticola。 さらに、エプスタイン・バーウイルスの痕跡も検出されました。

このグループに属する数種の連鎖球菌 ミティス含む Streptococcus viridans и 肺炎連鎖球菌.

表 1: カバノキタールサンプルで見つかったすべての非ヒト分類群のリスト。

塩基対配列からコンセンサスゲノムを再構築 肺炎球菌 ヘテロ接合部位の数の推定。 結果は、いくつかの株の存在を示しました (画像 #4)。

画像 #4

菌株の毒性を評価するには 肺炎球菌古代の樹脂から抽出された科学者たちは、コンティグ (重複する DNA セグメントのセット) を病原性因子の完全なデータベースと照合し、既知の遺伝子を特定できるようにしました。 毒性* 肺炎球菌.

毒性* — 研究対象の生物に感染する株の能力の程度。

莢膜多糖類 (CPS)、連鎖球菌エノラーゼ (Eno)、肺炎球菌表面抗原 A (PsaA) など、肺炎球菌の 26 の病原性因子が古代のサンプルで同定されました。

古代の樹脂サンプルの分析により、シラカバ (Betula pendula) とヘーゼルナッツ (Corylus avellana) という 50000 つの植物種の痕跡の存在も明らかになりました。 さらに、マガモ (アヒルの一種 Anas platyrhynchos) に関連する約 XNUMX の配列が発見されました。

研究のニュアンスをより詳しく知りたい場合は、以下を参照することをお勧めします。 科学者の報告 и 追加資料 彼に。

フィナーレ

得られた情報の量を考えると、この研究は当然ユニークであると言えます。 これまで、古代人の完全なゲノムは遺骨（骨と歯）からのみ復元できましたが、今回の研究では科学者たちは噛んだ樺の樹脂からゲノムを入手することができました。

彼らは、5700年前の古代のガムを、浅黒い肌、濃い茶色の髪、青い目をした女性が噛んでいたことを発見した。 この外見の記述は、ユーラシア西部の住民の間で皮膚の色素沈着がより明るいものになり始めたのが後になっていることを再度裏付けています。 さらに、そのような外部特徴は、おそらくサンプルからゲノムが得られた女性を含む西洋狩猟採集民の代表者の特徴に匹敵します。

噛んだ樹脂を研究する利点は、古代人の口腔内の微生物組成に関する情報が得られることです。 この分析により、数種類の細菌の存在が示されました (ナイセリアサブフラバ, ロチア・ムシラギノーサ, ポルフィロモナス・ジンジバリス, レンギョウタンネレラ и Treponema denticola）。 さらに、エプスタイン・バーウイルスの痕跡も発見されましたが、現代人の間でこのウイルスの感染率が高いこと（成人人口の90～95％がその保因者である）を考えると、これは驚くべきことではありません。

このグループから数種の連鎖球菌も見つかった ミティス含む Streptococcus viridans и 肺炎連鎖球菌.

古代女性の美食の好みに関しては、これもウイルスや細菌とは関係のない、ヒト以外の DNA 配列の評価により、カバノキ、ヘーゼルナッツ、マガモの痕跡が発見されました。 これらの動植物は当時の古代人の食糧の基礎であったと考えられます。 しかし、古代の女性が樹脂を噛む直前にこれらの植物や動物の DNA を摂取したため、これらの植物や動物の DNA が樹脂に入り込んだ可能性は十分にあります。 言い換えれば、これは単独のインシデントである可能性があります。

なぜ樹脂は古代人類の DNA の優れた供給源なのでしょうか? 問題は、咀嚼のプロセス中に、その無菌性と疎水性により、DNAが樹脂で「密封」され、その中に保管されるということです。

将来的に科学者たちは、古代人の生活をさらに理解するのに役立つ他の発見されたサンプルを分析する予定です。 さらに、古代のサンプルの微生物組成から、口腔微生物や一部の病原体の進化についての洞察が得られます。

いずれにせよ、5700年前に彼が吐き出した噛んだ樹脂の破片から、その男性に関するこれほど多くの情報を収集したことは、信じられないほどの成果である。 一部の人にとって、過去の情報、特に遠い過去の情報は重要ではありません。 しかし、実際には、先祖について知れば知るほど、私たちは本当の自分自身を理解することができます。

金曜日のオフトップ:

現代世界でチューインガムがどのように製造されるかについてのビデオ。

オフトップ 2.0:

ちょっとしたノスタルジー:)

ご視聴いただきありがとうございます。好奇心を持ち続けて、皆さん素晴らしい週末をお過ごしください。 🙂

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出所： habr.com