5700년 된 껌은 그것을 씹은 사람에 대해 무엇을 알려줄까?

법의학자가 줄거리를 이끌어가는 주요 역할을 하는 탐정 드라마나 영화에서는 종종 담배꽁초나 테이블에 붙은 껌 조각으로 그 흔적을 남긴 사람을 성공적으로 식별하는 모습을 볼 수 있습니다. 실제로는 입에 있던 껌을 통해 그 사람에 대해 많은 것을 알 수 있습니다. 오늘은 코펜하겐 대학의 과학자들이 발굴 작업을 하면서 약 5700년 된 "껌"을 발견한 연구를 살펴보겠습니다. 과학자들은 이 발견을 통해 인간에 대한 어떤 정보를 얻을 수 있었을까요? 고대 츄잉껌은 또 누구에 대한 정보를 알려줄 수 있을까요? 그리고 이 연구는 앞으로 다양한 질병과의 싸움에 어떤 영향을 미칠 수 있을까요? 이러한 질문에 대한 답은 과학자들의 보고서에서 우리를 기다리고 있습니다. 갑시다.

연구기반

본 연구의 주요 성분은 자작나무 수지 또는 자작나무 타르이다. 이 갈색-검은색 물질은 자작나무 껍질의 최상층을 밀폐된 용기에 넣고 끓여서 얻습니다. 이러한 조건에서는 산소의 공급 없이 가열이 발생하는데, 즉 건식 증류가 발생합니다. 가열 과정 중에 자작나무 껍질은 타르로 변합니다.

고대에는 이 과정이 불 위의 진흙 용기에서 이루어졌습니다. 그 당시 타르는 일반적으로 석재 제품을 가공하는 데 보편적인 접착제로 사용되었습니다. 인간이 타르를 사용한 최초의 고고학적 발견은 구석기 시대로 거슬러 올라갑니다.

타르가 '산업'에서 사용되었다는 것은 논리적입니다. 그러나 고고학자들은 자작나무 수지 조각에서 이빨 자국을 많이 발견했습니다. 우리 조상들은 왜 타르를 씹었을까? 이를 설명하는 이론은 여러 가지가 있다. 첫째, 타르는 식으면 빨리 굳기 때문에 씹는 것은 타르를 따뜻하게 해서 작업에 부드러워지도록 만들고자 하는 욕구와 관련이 있었을 수 있습니다. 타르는 매우 약한 방부제이기는 하지만 살균 효과가 있는 것으로 여겨지기 때문에, 구강 질환으로 인한 통증을 줄이기 위해 타르를 씹었다는 이론이 있습니다. 일부 연구자들은 이것이 치과 위생의 시작이며 타르가 고대의 칫솔 역할을 했다고 믿습니다. 그리고 가장 재밌지만 의미가 없는 이론은 바로 즐거움입니다. 고대인들은 별다른 이유 없이도 수지를 그냥 씹을 수 있었습니다.

고대인들이 수지를 씹었다는 것에 대해서는 많은 추측이 있지만, 실제로 구체적인 결과를 보여주는 연구를 수행한 사람은 없습니다. 그래서 코펜하겐 대학의 과학자들은 덴마크 남부에서 발굴 중 발견된 씹힌 수지 조각을 분석하기로 결정했습니다.1а). 샘플을 연구한 결과, 샘플에는 인간 DNA뿐만 아니라 미생물 DNA도 포함되어 있는 것으로 밝혀졌는데, 이를 통해 구강 미생물군에 대해 더 많은 정보를 얻을 수 있었습니다. 또한 고대 인간이 수지를 씹기 전에 먹었던 식물에서 DNA가 발견되었습니다.

DNA가 매우 잘 보존되어 과학자들은 인간 유전체 전체를 분리하는 데 성공해 매우 기뻐하고 있습니다. 이처럼 사소해 보이는 사실은 사실 고고학과 유전학의 획기적인 발전입니다. 사실 고대인의 완전한 유전체는 이전에는 그의 유해(보통 뼈)에서만 얻을 수 있었습니다.

연구 결과

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

이미지 #1

샘플에 포함된 방사성 동위 원소 14C의 함량을 탄소의 안정 동위 원소와 비교하여 변화시키는 방사성 탄소 연대 측정을 통해 검의 연대가 5858년에서 5661년 사이임을 밝혔습니다.1b). 이는 해당 샘플이 신석기 시대 초기로 거슬러 올라간다는 것을 보여줍니다. 이 시기는 석기 제품이 더욱 복잡해지고, 분쇄 및 구멍을 뚫는 기술이 등장하면서 '신석기 시대'라고도 불립니다.

푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR)을 사용하여 화학 분석을 실시한 결과, 현대의 자작나무 수피와 매우 유사한 스펙트럼이 나타났습니다. GC/MS(가스크로마토그래피/질량분석법)는 자작나무에서 채취한 샘플에서 매우 일반적인 트리테르펜 베툴린과 루페올의 존재를 나타냈습니다.1c). 동일한 GC/MS에서 검출된 디카르복실산과 포화지방산의 흔적을 통해 샘플이 자작나무라는 추가 확인이 이루어졌습니다.

이를 통해 과학자들은 해당 샘플이 5858년에서 5661년(초기 신석기 시대)의 자작나무 수지라는 것을 알아냈습니다.

다음 단계에는 DNA 시퀀싱이 포함되었는데, 이를 통해 약 360억 19천만 개의 염기쌍 DNA 시퀀스가 ​​생성되었으며, 이 중 약 XNUMX/XNUMX이 인간 참조 게놈(hgXNUMX)과 고유하게 일치했습니다.

인간 DNA의 쌍을 이루는 염기 서열은 고대인 DNA에 내재된 모든 특징을 보여주었습니다. 즉, 평균 단편 길이가 비교적 짧고 빈번하게 존재한다는 것입니다. 퓨린* 실 끊어짐 및 눈에 보이는 교체 빈도 증가 시토신* (C)에 티민* (T) DNA 조각의 5' 끝에 있습니다.

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

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

티민* (C5H6N2O2)는 XNUMX가지 질소염기 중 하나인 피리미딘 유도체입니다.

비인간 시퀀스에 대해서도 약 7.3GB의 데이터가 생성되었습니다.

샘플에는 약 30%의 내인성 인간 DNA가 포함되어 있었습니다. 이는 잘 보존된 고대인의 이빨과 뼈와 비슷합니다.

과학자들은 X 염색체와 Y 염색체에 해당하는 염기쌍의 서열 간의 관계를 바탕으로 고대 껌을 씹는 사람의 성별을 여성으로 결정할 수 있었습니다.

머리카락, 눈, 피부색을 예측하기 위해 41개의 유전자형이 개발되었습니다. 온피*시스템에 포함된 히리스플렉스-S.

온피* (단일염기다형성) - 동일 종을 대표하는 유전체에서 하나의 염기서열의 크기가 다르거나 상동 염색체의 상동 영역 사이에서 나타나는 차이입니다.

분석 결과, 해당 여성은 어두운 피부, 짙은 갈색 머리, 파란 눈을 가지고 있는 것으로 나타났습니다.

이미지 #2

과학자들은 연구 대상 유전체에서 593102개의 SNP를 발견했는데, 이는 이전에 1000명 이상의 현대인과 100개 이상의 이전에 발표된 고대 유전체를 포함하는 데이터베이스에서 유전자형이 분석된 적이 있었습니다.

이미지에 2а 주성분 분석의 결과가 표시됩니다. 이 데이터 축소 방법을 통해 우리는 연구 대상이었던 고대 여성이 서양 수렵 채집인일 가능성이 가장 높다는 것을 확인할 수 있었습니다.W.H.G.). 비교 대립유전자* 현대인과 고대 여성은 그녀가 기존 그룹에 속한다는 것을 확인했습니다.2b).

대립유전자* — 상동 염색체의 동일한 영역에 위치한 동일한 유전자의 서로 다른 유형입니다. 대립유전자는 특정 형질의 발달 방향을 결정합니다.

이러한 결과는 qpAdm 분석을 통해서도 확인됩니다. 이 분석은 고대 여성의 100% WHG 기원을 가정하는 단순 선형 모델이 더 복잡한 모델을 선호하여 폐기될 수 없음을 보여줍니다.2c).

샘플에서 비인간 시퀀스의 분류학적 구성을 광범위하게 특성화하기 위해 짧은 시퀀스의 분류학적 프로파일링을 위해 특별히 설계된 도구인 MetaPhlan2가 사용되었습니다. 산탄총 방식*.

산탄총 방식* — DNA의 긴 부분을 시퀀싱하는 방법으로, 복제된 DNA 조각의 무작위 대량 샘플을 얻어 원래 DNA 시퀀스를 복원할 수 있습니다.

이미지 #3

"오리지미"에 대하여 3а 샘플의 미생물 구성과 인간 미생물 프로젝트(HMP)의 689개 미생물군 프로필을 비교하는 주성분 분석(PCA) 분석 결과가 나와 있습니다. 샘플 데이터와 HMP 데이터 사이에 클러스터링이 있었는데, 이는 두 데이터가 여러 면에서 유사하다는 것을 의미합니다. 이것은 다음에서 볼 수 있습니다. 3b이는 두 토양 샘플(샘플은 한 곳에서 채취)에서 채취한 수지의 미생물 구성을 비교한 것이며, 현대인의 미생물 구성과도 비교한 것입니다.

미생물 구성에 대한 보다 자세한 분석을 통해 박테리아의 존재가 밝혀졌습니다. 나이세리아 서브플라바 и 로티아 무실라기노사과 Porphyromonas gingivalis, 탄네렐라 개나리 и 수련 덴테 콜라. 또한 엡스타인-바 바이러스의 흔적도 검출되었습니다.

이 그룹에 속하는 여러 종의 연쇄상구균도 확인되었습니다. 미티스포함 스트렙토코커스 비리단스 и 폐렴 구균.

표 1: 자작나무 수지 샘플에서 발견된 모든 비인간 분류군 목록.

합의 유전체는 염기쌍 서열로부터 재구성되었습니다. S. 폐렴 이형접합체 영역의 수를 평가합니다. 결과는 여러 균주가 존재한다는 것을 보여주었습니다(그림 #4).

이미지 #4

균주의 독성을 평가하려면 S. 폐렴과학자들은 고대 수지에서 추출한 콘티그(겹치는 DNA 세그먼트 세트)를 전체 독력 인자 데이터베이스와 비교하여 알려진 유전자를 식별할 수 있었습니다. 독성* 폐렴구균.

독성* — 연구 대상 생물체를 감염시킬 수 있는 균주의 능력의 정도.

고대 샘플에서 캡슐 다당류(CPS), 연쇄상구균 에놀라제(Eno), 폐렴구균 표면 항원 A(PsaA)를 포함한 26개의 S. pneumoniae 독성 인자가 확인되었습니다.

고대 수지 샘플을 분석한 결과, 자작나무(Betula pendula)와 헤이즐넛(Corylus avellana)이라는 두 가지 식물 종의 흔적도 발견되었습니다. 또한 청둥오리(Anas platyrhynchos, 오리 종)에 속하는 약 50000만 개의 시퀀스가 ​​발견되었습니다.

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

커튼콜

이 연구는 수집된 정보의 양을 고려하면 당연히 독특하다고 할 수 있습니다. 이전에는 고대 인간의 완전한 유전체를 그 유해(뼈와 이빨)를 통해서만 재구성할 수 있었지만, 이번 연구에서 과학자들은 자작나무 수지를 씹어서 유전체를 얻는 데 성공했습니다.

그들은 5700년 된 고대 껌을 검은 피부, 짙은 갈색 머리카락, 파란 눈을 가진 여성이 씹었다는 것을 발견했습니다. 이러한 외모에 대한 설명은 유라시아 서부 지역 주민들 사이에서 피부색이 더 밝은 현상이 나중에 나타났음을 다시 한번 확인시켜 줍니다. 더욱이 이러한 외부적 특징은 서양 수렵채집인의 특징과 유사했는데, 아마도 샘플에서 게놈을 얻은 여성도 서양 수렵채집인에 속했을 것입니다.

씹힌 수지를 연구하는 이점은 고대 인간 구강의 미생물 구성에 대한 정보를 제공한다는 것입니다. 이 분석은 여러 유형의 박테리아의 존재를 보여주었습니다.나이세리아 서브플라바, 로티아 무실라기노사, Porphyromonas gingivalis, 탄네렐라 개나리 и 수련 덴테 콜라). 또한 에프스타인-바 바이러스의 흔적도 발견되었는데, 이는 현대인들 사이에서 이 바이러스가 널리 퍼져 있다는 사실(성인 인구의 90~95%가 이 바이러스를 보유하고 있음)을 감안하면 놀라운 일이 아닙니다.

또한 이 그룹의 여러 종류의 연쇄상구균도 발견되었습니다. 미티스포함 스트렙토코커스 비리단스 и 폐렴 구균.

고대 여성의 미식 취향과 관련해서는, 바이러스나 박테리아에 속하지 않는 비인간 DNA 염기서열에서 자작나무, 헤이즐넛, 청둥오리의 흔적이 발견되었습니다. 이러한 식물과 동물이 그 시대 고대 사람들의 식단의 기본이었을 것으로 추정할 수 있습니다. 그러나 고대 여성이 수지를 씹기 직전에 이 식물과 동물을 섭취했기 때문에, 이 식물과 동물의 DNA가 수지에 들어갔을 가능성이 높습니다. 다시 말해, 그것은 고립된 사건이었을 수도 있습니다.

수지가 고대 인간 DNA의 훌륭한 공급원인 이유는 무엇일까요? 요점은 씹는 과정에서 DNA가 수지로 "봉인"되어 무균적이고 소수성인 특성으로 인해 수지로 보존된다는 것입니다.

앞으로 과학자들은 발견된 다른 샘플도 분석할 계획이며, 이를 통해 고대인의 삶을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것으로 기대합니다. 또한 고대 샘플의 미생물 구성은 구강 특정 미생물과 일부 병원균의 진화에 대한 통찰력을 제공합니다.

그럼에도 불구하고, 5700년 전에 한 남자가 뱉어낸 수지 조각에서 그 사람에 대한 많은 정보를 수집한 것은 놀라운 업적입니다. 어떤 사람들에게는 과거의 정보, 특히 그렇게 먼 과거의 정보는 중요하지 않습니다. 하지만 실제로 우리가 조상에 대해 더 많이 알수록, 우리는 우리의 진정한 모습을 더 잘 이해하게 됩니다.

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출처 : habr.com