5700년 된 “츄잉 껌”은 그것을 씹은 사람에 대해 우리에게 무엇을 말해주는가?

범죄학자들이 줄거리를 주도하는 주요 역할을 하는 탐정 시리즈와 영화에서는 담배꽁초나 테이블에 붙어 있는 껌을 통해 이러한 흔적을 남긴 사람이 어떻게 성공적으로 식별되었는지 확인할 수 있습니다. 실생활에서는 사람의 입에 들어간 껌을 씹는 것에서도 그에 대해 많은 것을 배울 수 있습니다. 오늘 우리는 코펜하겐 대학의 과학자들이 발굴 중에 약 5700년 된 "츄잉껌"을 발견한 연구를 살펴볼 것입니다. 과학자들은 발견을 통해 인간에 대해 어떤 정보를 얻을 수 있으며, 고대 츄잉껌에 대해 또 누구에 대해 알 수 있으며, 이 연구가 미래의 다양한 질병과의 싸움에 어떤 영향을 미칠 수 있습니까? 이러한 질문에 대한 답은 과학자들의 보고서에서 우리를 기다리고 있습니다. 가다.

연구기반

본 연구의 주인공은 자작나무수지 또는 자작나무타르이다. 이 갈색을 띤 검정색 물질은 자작 나무 껍질 (자작 나무 껍질)의 최상층을 밀폐 된 용기에 끓여서 얻습니다. 이러한 조건에서는 산소에 접근하지 않고도 가열이 발생합니다. 건식 증류. 가열 과정에서 자작나무 껍질은 타르로 변환됩니다.

고대에는 이 과정이 점토 용기에 담긴 불 위에서 진행되었습니다. 당시 타르는 일반적으로 석재 제품 가공에 만능 접착제로 사용되었습니다. 인간이 사용한 최초의 고고학적 타르 발견은 구석기 시대로 거슬러 올라갑니다.

말하자면 "산업"에서 타르가 사용되었다는 것은 논리적입니다. 그러나 고고학자들은 많은 자작나무 수지 조각에서 이빨 흔적을 발견했습니다. 우리 조상들은 왜 타르를 씹었나요? 이를 설명하는 몇 가지 이론이 있습니다. 첫째, 타르는 식으면 빨리 굳기 때문에 타르를 씹는 것은 타르를 데워서 작업할 때 더 부드럽게 만들고 싶은 욕구 때문일 수 있습니다. 타르는 매우 약하지만 방부제로 간주되기 때문에 구강 질환으로 인한 통증을 줄이기 위해 타르를 씹었다는 이론이 있습니다. 또한 일부 연구자들은 이것이 치아 위생의 시작이라고 믿고 있으며 타르는 고대 칫솔 역할을 했습니다. 그리고 가장 재미있는 이론은 쾌락입니다. 고대인들은 그렇게 수지를 씹을 수 있었습니다. 정당한 이유 없이.

실제로 자작나무 수지 만들기.

고대인들은 수지를 씹는다는 주제에 대해 많은 추측이 있었지만 구체적인 결과를 제시하는 연구는 아직 많이 이루어지지 않았습니다. 따라서 코펜하겐 대학의 과학자들은 덴마크 남부에서 발굴 중에 발견된 씹은 수지 조각을 분석하기로 결정했습니다.1а). 샘플에 대한 연구에 따르면 샘플에는 인간 DNA뿐만 아니라 구강 미생물군집에 대해 더 많은 정보를 제공할 수 있는 미생물 DNA도 포함되어 있는 것으로 나타났습니다. 고대인이 수지를 씹기 전에 섭취한 것으로 보이는 식물에서도 DNA가 발견되었습니다.

DNA는 매우 잘 보존되어 있어 과학자들은 완전한 인간 게놈을 분리할 수 있다는 사실에 기뻐하고 있습니다. 사소해 보이는 이 사실은 실제로 고고학과 유전학의 획기적인 발전입니다. 사실 고대인의 전체 게놈은 이전에는 그의 유해(보통 뼈)에서만 얻을 수 있었습니다.

연구 결과

"중요한 증거"를 받은 고고학자들은 자작나무 수지를 씹은 "용의자"에 대한 가장 완전한 정보를 얻기 위해 단계별 분석을 시작했습니다.

이미지 #1

탄소의 안정 동위원소와 비교하여 시료 내 방사성 동위원소 14C의 양을 변화시켜 수행한 방사성탄소 연대측정 결과, 껌의 나이는 5858년에서 5661년 사이인 것으로 나타났습니다.1b). 이는 표본이 초기 신석기 시대로 거슬러 올라간다는 것을 암시합니다. 이 시기는 석재제품이 더욱 복잡해지고, 갈고 구멍을 뚫는 기술이 등장하면서 '신석기시대'라고도 불린다.

푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR)을 사용한 화학 분석은 현대 자작나무 타르와 매우 유사한 스펙트럼을 생성했습니다. GC/MS(가스 크로마토그래피/질량 분석법)를 통해 트리테르펜 베툴린과 루페올의 존재가 밝혀졌는데, 이는 자작나무에서 채취한 샘플에서 매우 흔합니다.1c). 샘플이 자작나무라는 추가 확인은 동일한 GC/MS에 의해 확인된 미량의 디카르복실산과 포화 지방산이었습니다.

따라서 과학자들은 표본이 5858년에서 5661년(초기 신석기 시대) 사이의 자작나무 수지라는 것을 발견했습니다.

다음 단계는 DNA 시퀀싱으로 약 360억 19천만 개의 염기쌍 DNA 서열을 생성했으며, 그 중 거의 XNUMX/XNUMX이 인간 참조 게놈(hgXNUMX)과 고유하게 일치할 수 있었습니다.

인간 DNA의 염기쌍 서열은 고대인의 DNA에 내재된 모든 특징을 보여주었습니다. 즉, 단편의 평균 길이가 상당히 짧고, 빈번하게 존재합니다. 퓨린* 봉합 파열 및 눈에 보이는 교체 빈도 증가 시토신* (C) 에 티민* (T) DNA 단편의 5' 말단.

퓨린* (C5N4H4)는 이미다조[4,5-d]피리미딘의 가장 단순한 대표 물질입니다.

시토신* (C4H5N3O)는 유기 화합물, 질소 염기, 피리미딘 유도체입니다.

티민* (C5H6N2O2)는 다섯 가지 질소 염기 중 하나인 피리미딘 유도체입니다.

또한 비인간 서열에 관한 약 7.3GB의 데이터를 생성했습니다.

샘플에는 약 30%의 내인성 인간 DNA가 포함되어 있습니다. 이는 고대인의 치아와 뼈가 잘 보존된 것과 비슷하다.

X 염색체와 Y 염색체에 해당하는 쌍을 이루는 염기 서열 간의 관계를 기반으로 과학자들은 고대 껌 애호가의 성별을 결정할 수있었습니다 - 여성.

머리카락, 눈, 피부의 색깔을 예측하기 위해 41명의 유전자형을 도출했습니다. SNP*시스템에 포함된 것 하이리스플렉스-S.

SNP* (단일 뉴클레오티드 다형성) -동일한 종의 대표자 게놈 또는 상동 염색체의 상동 영역 사이에서 크기가 한 뉴클레오티드의 DNA 서열의 차이.

분석 결과 해당 여성은 검은 피부에 짙은 갈색 머리와 파란 눈을 갖고 있는 것으로 나타났다.

이미지 #2

과학자들은 연구 중인 게놈에서 593102명 이상의 현대인과 이전에 발표된 1000개 이상의 고대 게놈의 데이터베이스에서 이전에 유전자형이 분석된 100개의 SNP를 발견했습니다.

이미지에 2а 주성분 분석 결과가 표시됩니다. 이 데이터 차원 축소 방법을 통해 우리는 게놈이 연구되고 있는 고대 여성이 서양 수렵채집인일 가능성이 가장 높다는 것을 결정할 수 있었습니다.W.H.G.). 비교 대립유전자* 현대인과 고대 여성은 자신이 확립된 그룹에 속해 있음을 확인했습니다(2b).

대립유전자* - 상동 염색체의 동일한 영역에 위치한 동일한 유전자의 다른 유형. 대립 유전자는 특정 특성의 발달 방향을 결정합니다.

이러한 결과는 qpAdm 분석으로도 확인됩니다. 이 분석은 고대 여성에 대해 100% WHG 기원을 가정하는 단순한 선형 모델이 더 복잡한 모델을 선호하여 폐기될 수 없음을 보여줍니다(2c).

샘플에서 비인간 서열의 분류학적 구성을 광범위하게 특성화하기 위해, 획득된 짧은 서열의 분류학적 프로파일링을 위해 특별히 고안된 도구인 MetaPhlan2가 사용되었습니다. 샷건 방식*.

샷건 방식* - DNA의 긴 부분을 서열 분석하는 방법으로, 복제된 DNA 단편의 무작위 대량 샘플을 얻을 때 원래 DNA 서열을 복원할 수 있습니다.

이미지 #3

"종이접기"에 대해서 3а 연구 샘플의 미생물 조성과 HMP(Human Microbiome Project)의 689개 미생물군집 프로파일을 비교한 주성분 분석 결과를 보여줍니다. 샘플 데이터와 HMP 데이터 사이에 클러스터링이 있었으며 이는 매우 유사하다는 것을 의미합니다. 이는 다음에서도 볼 수 있습니다. 3b, 이는 두 개의 토양 샘플(수집은 같은 장소에서 이루어짐)의 동일한 것과 비교하고 현대 인류의 미생물 조성과 비교하여 수지의 미생물 조성을 보여줍니다.

미생물 구성에 대한 보다 자세한 분석을 통해 박테리아가 존재하는 것으로 나타났습니다. 나이세리아 서브플라바 и 로티아 무실라기노사과 Porphyromonas gingivalis, 탄네렐라 개나리 и 수련 덴테 콜라. 또한 Epstein-Barr 바이러스의 흔적도 발견되었습니다.

그룹에 속하는 여러 종의 연쇄상 구균 미 티스포함 스트렙토코커스 비리단스 и 폐렴 구균.

표 1: 자작나무 타르 샘플에서 발견된 모든 비인간 분류군의 목록.

공통 게놈은 염기쌍 서열로부터 재구성되었습니다. S. 폐렴 및 이형접합성 부위의 수 추정. 결과는 여러 균주의 존재를 보여주었습니다(이미지 #4).

이미지 #4

균주의 독성을 평가하려면 S. 폐렴과학자들은 고대 수지에서 추출한 콘티그(겹치는 DNA 세그먼트 세트)를 독성 인자의 완전한 데이터베이스와 일치시켜 알려진 유전자를 식별할 수 있었습니다. 독성* S. 폐렴.

독성* - 연구 대상 유기체를 감염시키는 균주의 능력 정도.

구형 다당류(CPS), 연쇄구균 에놀라제(Eno) 및 폐렴구균 표면 항원 A(PsaA)를 포함하여 S. pneumoniae의 26가지 독성 인자가 고대 샘플에서 확인되었습니다.

고대 수지 샘플을 분석한 결과 자작나무(Betula pendula)와 헤이즐넛(Corylus avellana)이라는 두 식물 종의 흔적이 발견되었습니다. 또한 청둥오리(오리의 일종인 Anas platyrhynchos)와 관련된 서열이 약 50000개 발견되었습니다.

연구의 뉘앙스에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하는 것이 좋습니다. 과학자 보고서 и 추가 자료 그에게.

커튼콜

얻은 정보의 양을 고려하면 이 연구는 당연히 독특하다고 할 수 있습니다. 이전에는 고대인의 완전한 게놈을 그의 유해(뼈와 치아)에서만 복원할 수 있었지만, 이 연구에서 과학자들은 씹은 자작나무 수지에서 게놈을 얻을 수 있었습니다.

그들은 5700년 된 고대 껌을 검은 피부, 짙은 갈색 머리, 파란 눈을 가진 여성이 씹은 것임을 발견했습니다. 외모에 대한 이러한 설명은 유라시아 서부 지역 주민들의 피부 색소 침착이 나중에 나타나기 시작했음을 다시 한 번 확인시켜줍니다. 또한 이러한 외부 특성은 아마도 샘플에서 게놈을 얻은 여성을 포함하는 서양 수렵 채집인 대표의 특성과 유사합니다.

씹은 수지를 연구하는 것의 장점은 고대인의 구강 내 미생물 구성에 관한 정보를 제공한다는 것입니다. 이 분석은 여러 유형의 박테리아가 존재한다는 것을 보여주었습니다.나이세리아 서브플라바, 로티아 무실라기노사, Porphyromonas gingivalis, 탄네렐라 개나리 и 수련 덴테 콜라). 또한 Epstein-Barr 바이러스의 흔적이 발견되었는데, 이는 현대인 사이에서 이 바이러스의 높은 유병률(성인 인구의 90-95%가 보균자임)을 고려하면 놀라운 일이 아닙니다.

해당 그룹의 여러 종의 연쇄상구균도 발견되었습니다. 미 티스포함 스트렙토코커스 비리단스 и 폐렴 구균.

고대 여성의 미식 선호도에 관해서는 바이러스나 박테리아와도 관련이 없는 비인간 DNA 서열을 평가한 결과 자작나무, 헤이즐넛, 청둥오리의 흔적이 발견되었습니다. 이러한 식물과 동물은 그 시대 고대인의 음식의 기초가 되었다고 추정할 수 있다. 그러나 고대 여성이 수지를 씹기 직전에 섭취했기 때문에 이러한 식물과 동물의 DNA가 수지에 들어갔을 가능성이 높습니다. 즉, 이것은 고립된 사건일 수 있습니다.

수지는 왜 고대 인간 DNA의 훌륭한 원천입니까? 문제는 씹는 과정에서 DNA가 무균 및 소수성 특성으로 인해 수지로 "밀봉"되어 저장된다는 것입니다.

앞으로 과학자들은 고대인의 삶을 더 깊이 이해하는 데 도움이 될 다른 발견된 샘플을 분석할 계획입니다. 또한 고대 샘플의 미생물 구성은 구강 미생물과 일부 병원체의 진화에 대한 통찰력을 제공합니다.

그럼에도 불구하고, 5700년 전에 씹어먹은 수지 조각에서 한 남자에 대해 그토록 많은 정보를 수집한다는 것은 놀라운 성과입니다. 어떤 사람들에게는 과거의 정보, 특히 아주 먼 과거의 정보가 중요하지 않습니다. 그러나 사실 우리가 조상에 대해 더 많이 알수록 우리는 우리의 진정한 자아를 더 많이 이해하게 됩니다.

금요일 오프탑:

현대 사회에서 껌이 어떻게 생산되는지에 대한 비디오입니다.

오프탑 2.0:

약간의 향수 :)

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출처 : habr.com