I detektivserier og filmer, der kriminologer spiller hovedrollen for å drive handlingen, kan du ofte se hvordan personen som etterlot disse sporene ble identifisert med suksess ved baken av en sigarett eller ved å tygge tyggegummi fast ved bordet. I det virkelige liv kan du også lære mye om ham fra tyggegummi som har vært i en persons munn. I dag skal vi se på en studie der forskere fra Københavns Universitet oppdaget «tyggegummi» under utgravninger, som er omtrent 5700 år gammel. Hvilken informasjon om mennesker kunne forskere få fra funnene deres, hvem andre kunne gammel tyggegummi fortelle om, og hvordan kan denne forskningen påvirke kampen mot ulike sykdommer i fremtiden? Svar på disse spørsmålene venter oss i forskernes rapport. Gå.
Grunnlaget for studien
Hovedpersonen i denne studien er bjørkeharpiks eller bjørketjære. Dette brunsvarte stoffet oppnås ved å koke det øverste laget av bjørkebark (bjørkebark) i en lukket beholder. Under slike forhold skjer oppvarming uten tilgang på oksygen, d.v.s. tørr destillasjon. Under oppvarmingsprosessen omdannes bjørkebark til tjære.
I gamle tider ble denne prosessen utført i leirebeholdere over en brann. På den tiden ble tjære vanligvis brukt til å behandle steinprodukter som et universelt lim. De første arkeologiske funnene av tjære brukt av mennesker dateres tilbake til den paleolittiske perioden.
Det er logisk at tjære ble brukt i "industrien", for å si det sånn. Imidlertid har arkeologer funnet spor etter tenner på mange biter av bjørkeharpiks. Hvorfor tygget våre forfedre tjære? Det er flere teorier som forklarer dette. For det første stivner tjære raskt når den avkjøles, så å tygge den kan skyldes ønsket om å varme den opp og gjøre den mykere for jobben. Det er en teori som sier at tjære ble tygget for å redusere smerte forårsaket av sykdommer i munnhulen, siden tjære anses som et antiseptisk middel, om enn en veldig svak. Noen forskere mener også at dette var begynnelsen på tannhygiene, og tjæren fungerte som en eldgammel tannbørste. Og den morsomste teorien, men derfor ikke meningsløs, er nytelse. Gamle mennesker kunne tygge harpiksen akkurat slik, d.v.s. uten noen god grunn.
Å lage bjørkeharpiks i praksis.
Det er mye spekulasjoner om temaet å tygge harpiks av eldgamle mennesker, men ingen har gjort mye forskning som gir konkrete resultater. Derfor bestemte forskere fra Københavns Universitet å analysere et stykke tygget harpiks funnet under utgravninger i Sør-Danmark (1a). En studie av prøven viste at den ikke bare inneholdt menneskelig DNA, men også mikrobiell DNA, som kunne fortelle mer om det orale mikrobiomet. Det ble også funnet DNA fra planter som tilsynelatende ble konsumert av eldgamle mennesker før de tygget harpiksen.
DNAet er så godt bevart at forskerne er glade for at de klarte å isolere hele menneskelige genom. Dette tilsynelatende ubetydelige faktum er faktisk et gjennombrudd innen arkeologi og genetikk. Faktum er at det komplette genomet til en gammel person tidligere kunne oppnås utelukkende fra hans levninger (vanligvis bein).
Forskningsresultater
Etter å ha mottatt "materielle bevis", begynte arkeologer en trinnvis analyse av det for å få den mest komplette informasjonen om vår "mistenkte", som tygget bjørkeharpiks.
Bilde #1
Radiokarbondatering, som gjøres ved å variere mengden radioaktiv isotop 14C i en prøve i forhold til stabile isotoper av karbon, fant at tannkjøttet var mellom 5858 5661 og XNUMX XNUMX år gammelt (1b). Dette antyder at prøven dateres tilbake til den tidlige neolitiske perioden. Denne perioden kalles også "den nye steinalderen", ettersom steinprodukter ble mer komplekse, og teknologien for sliping og boring av hull dukket opp.
Kjemisk analyse ved bruk av Fourier transform infrarød spektroskopi (FTIR) ga et spekter som ligner veldig på moderne bjørketjære. GC/MS (gasskromatografi/massespektrometri) avslørte tilstedeværelsen av triterpener betulin og lupeol, som er ganske vanlig i prøver tatt fra bjørk (1c). Ytterligere bekreftelse på at prøven var bjørk var spor av dikarboksylsyrer og mettede fettsyrer identifisert av samme GC/MS.
Forskere har således funnet ut at prøven er bjørkeharpiks i alder fra 5858 til 5661 år (tidlig neolitikum).
Neste trinn var DNA-sekvensering, som genererte omtrent 360 millioner baseparede DNA-sekvenser, hvorav nesten en tredjedel kunne matches unikt til det menneskelige referansegenomet (hg19).
De baseparrede sekvensene av menneskelig DNA viste alle funksjonene som var iboende i DNA fra gamle mennesker: ganske korte gjennomsnittlige lengder av fragmenter, hyppig tilstedeværelse puriner* til suturruptur og økt frekvens av synlige erstatninger cytosin* (Lure tymin* (T) ved 5′-endene av DNA-fragmenter.
Purin* (C5N4H4) er den enkleste representanten for imidazo[4,5-d]pyrimidiner.
Cytosin* (C4H5N3O) er en organisk forbindelse, en nitrogenholdig base, et pyrimidinderivat.
Timin* (C5H6N2O2) er et pyrimidinderivat, en av fem nitrogenholdige baser.
Den genererte også omtrent 7.3 GB data angående ikke-menneskelige sekvenser.
Prøven inneholdt omtrent 30 % endogent humant DNA. Dette kan sammenlignes med godt bevarte tenner og bein fra eldgamle mennesker.
Basert på forholdet mellom sekvensene av parede baser som tilsvarer X- og Y-kromosomene, var forskere i stand til å bestemme kjønnet til den gamle tannkjøttelskeren - kvinnen.
For å forutsi fargen på hår, øyne og hud, ble det utledet genotyper for førtien SNP*som er inkludert i systemet .
SNP* (enkelt nukleotid polymorfisme) - forskjeller i DNA-sekvensen til ett nukleotid i størrelse i genomet til representanter for samme art eller mellom homologe regioner av homologe kromosomer.
Denne analysen viste at kvinnen var mørkhudet med mørkebrunt hår og blå øyne.
Bilde #2
Forskerne fant 593102 1000 SNP-er i genomet som ble undersøkt som tidligere hadde blitt genotypet i en database med >100 moderne mennesker og >XNUMX tidligere publiserte eldgamle genomer.
På bildet 2a resultatene av hovedkomponentanalysen vises. Denne metoden for reduksjon av datadimensjonalitet tillot oss å fastslå at den eldgamle kvinnen hvis genom blir studert mest sannsynlig er en vestlig jeger-samler (W.H.G.). Sammenligning alleler* moderne mennesker og en gammel kvinne bekreftet sitt medlemskap i en etablert gruppe (2b).
Alleler* - forskjellige typer av samme gen, lokalisert i samme regioner av homologe kromosomer. Alleler bestemmer utviklingsretningen til en bestemt egenskap.
Disse resultatene bekreftes også av qpAdm-analyse. Denne analysen viser at en enkel lineær modell, som antar en 100 % WHG-opprinnelse for den gamle kvinnen, ikke kan forkastes til fordel for en mer kompleks modell (2s).
For å karakterisere den taksonomiske sammensetningen av ikke-menneskelige sekvenser i prøven, ble MetaPhlan2 brukt, et verktøy spesielt utviklet for taksonomisk profilering av korte sekvenser oppnådd haglemetode*.
Haglemetode* - en metode for å sekvensere lange seksjoner av DNA, når du oppnår en tilfeldig massiv prøve av klonede DNA-fragmenter, lar deg gjenopprette den opprinnelige DNA-sekvensen.
Bilde #3
På "origami" 3a viser resultatene av en hovedkomponentanalyse som sammenligner den mikrobielle sammensetningen av studieprøven og 689 mikrobiomprofiler fra Human Microbiome Project (HMP). Det var gruppering mellom prøvedataene og HMP-dataene, noe som betyr at de var veldig like. Dette er også synlig på 3b, som viser den mikrobielle sammensetningen av harpiksen i sammenligning med den samme fra to jordprøver (samlingen ble gjort på samme sted) og i sammenligning med den mikrobielle sammensetningen til moderne mennesker.
En mer detaljert analyse av den mikrobielle sammensetningen viste tilstedeværelsen av bakterier Neisseria subflava и Rothia mucilaginosaOg Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia и Treponema denticola. I tillegg ble det påvist spor av Epstein-Barr-viruset.
Flere arter av streptokokker som tilhører gruppen MitisInkludert Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae.
Tabell 1: Liste over alle ikke-humane taxa funnet i bjørketjæreprøven.
Et konsensusgenom ble rekonstruert fra baseparede sekvenser S. pneumoniae og estimering av antall heterozygote steder. Resultatene viste tilstedeværelsen av flere stammer (bilde #4).
Bilde #4
For å vurdere virulensen til stammer S. pneumoniaeekstrahert fra gammel harpiks, matchet forskere contigs (et sett med overlappende DNA-segmenter) med en komplett database med virulensfaktorer, slik at de kunne identifisere kjente gener virulens* S. pneumoniae.
Virulens* – graden av stammens evne til å infisere organismen som studeres.
Tjueseks virulensfaktorer av S. pneumoniae ble identifisert i den eldgamle prøven, inkludert kapselpolysakkarider (CPS), streptokokkenolase (Eno) og pneumokokkoverflateantigen A (PsaA).
Analyse av den eldgamle harpiksprøven avslørte også tilstedeværelsen av spor av to plantearter: bjørk (Betula pendula) og hasselnøtt (Corylus avellana). I tillegg ble det oppdaget rundt 50000 XNUMX sekvenser som var relatert til stokkand (Anas platyrhynchos, en andeart).
For en mer detaljert forståelse av nyansene i studien anbefaler jeg å ta en titt på и til ham.
Epilog
Denne studien kan med rette kalles unik, gitt mengden innhentet informasjon. Tidligere kunne det komplette genomet til en eldgammel person gjenopprettes utelukkende fra restene hans (bein og tenner), men i dette arbeidet var forskere i stand til å få det fra tygget bjørkeharpiks.
De fant ut at den eldgamle tannkjøttet, 5700 år gammelt, ble tygget av en kvinne med mørk hud, mørkebrunt hår og blå øyne. Denne beskrivelsen av utseende bekrefter nok en gang at lysere hudpigmentering blant innbyggerne i den vestlige delen av Eurasia begynte å dukke opp senere. I tillegg er slike ytre egenskaper sammenlignbare med representanter for vestlige jeger-samlere, som antagelig inkluderte kvinnen hvis genom ble hentet fra prøven.
Fordelen med å studere tygget harpiks er at det gir informasjon om den mikrobielle sammensetningen av munnhulen til en gammel person. Denne analysen viste tilstedeværelsen av flere typer bakterier (Neisseria subflava, Rothia mucilaginosa, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia и Treponema denticola). I tillegg ble det funnet spor av Epstein-Barr-viruset, noe som ikke er overraskende, gitt den høye forekomsten av dette viruset blant moderne mennesker (90-95% av den voksne befolkningen er dets bærere).
Det ble også funnet flere arter av streptokokker fra gruppen MitisInkludert Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae.
Når det gjelder de gastronomiske preferansene til den eldgamle kvinnen, fant vurderingen av ikke-menneskelige DNA-sekvenser, som heller ikke var relatert til virus eller bakterier, spor av bjørk, hasselnøtter og stokkand. Det kan antas at disse plantene og dyrene var grunnlaget for mat for de gamle menneskene i den perioden. Imidlertid er det en god sjanse for at DNA fra disse plantene og dyrene har kommet inn i harpiksen fordi den gamle kvinnen konsumerte dem kort tid før hun tygget harpiksen. Dette kan med andre ord være en isolert hendelse.
Hvorfor er harpiks en utmerket kilde til gammelt menneskelig DNA? Saken er at under tyggeprosessen blir DNA "forseglet" med harpiks og lagret i det på grunn av dets aseptiske og hydrofobe egenskaper.
I fremtiden planlegger forskere å analysere andre funnet prøver, noe som vil bidra til å forstå livet til eldgamle mennesker ytterligere. I tillegg gir den mikrobielle sammensetningen av gamle prøver innsikt i utviklingen av orale mikrober og enkelte patogener.
Uansett er det en utrolig prestasjon å hente så mye informasjon om en mann fra et stykke tygget harpiks han spyttet ut for 5700 år siden. For noen er informasjon fra fortiden, spesielt en så fjern, ikke viktig. Men faktisk, jo mer vi vet om våre forfedre, jo mer forstår vi vårt sanne jeg.
Fredag off-top:
En video om hvordan tyggegummi produseres i den moderne verden.
Off-top 2.0:
Litt nostalgi :)
Takk for at du leser, vær nysgjerrig og ha en flott helg folkens! 🙂
Noen annonser 🙂
Takk for at du bor hos oss. Liker du artiklene våre? Vil du se mer interessant innhold? Støtt oss ved å legge inn en bestilling eller anbefale til venner, , en unik analog av entry-level servere, som ble oppfunnet av oss for deg: (tilgjengelig med RAID1 og RAID10, opptil 24 kjerner og opptil 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2x billigere i Equinix Tier IV datasenter i Amsterdam? Bare her i Nederland! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - fra $99! Lese om
Kilde: www.habr.com