V detektívnych seriáloch a filmoch, kde kriminalisti hrajú hlavnú úlohu pri riadení zápletky, môžete často vidieť, ako sa podarilo identifikovať osobu, ktorá zanechala tieto stopy, podľa ohorku cigarety alebo podľa žuvačky prilepenej na stole. V skutočnom živote sa o ňom môžete veľa dozvedieť aj zo žuvačky, ktorú má človek v ústach. Dnes sa pozrieme na štúdiu, v ktorej vedci z Kodanskej univerzity objavili pri vykopávkach „žuvačku“, ktorá je stará približne 5700 XNUMX rokov. Aké informácie o ľuďoch mohli vedci získať zo svojho nálezu, o kom inom by mohli rozprávať staroveké žuvačky a ako by tento výskum mohol v budúcnosti ovplyvniť boj s rôznymi chorobami? Odpovede na tieto otázky nás čakajú v správe vedcov. Choď.
Výskumný základ
Hlavnou postavou tejto štúdie je brezová živica alebo brezový decht. Táto hnedočierna látka sa získava varením vrchnej vrstvy brezovej kôry (brezovej kôry) v uzavretej nádobe. Za takýchto podmienok dochádza k zahrievaniu bez prístupu kyslíka, t.j. suchá destilácia. Počas procesu zahrievania sa brezová kôra premieňa na decht.
V dávnych dobách sa tento proces uskutočňoval v hlinených nádobách nad ohňom. V tých časoch sa decht zvyčajne používal na spracovanie kamenných výrobkov ako univerzálne lepidlo. Prvé archeologické nálezy dechtu používaného ľuďmi pochádzajú z obdobia paleolitu.
Je logické, že decht sa používal takpovediac v „priemysle“. Na mnohých kúskoch brezovej živice však archeológovia našli stopy zubov. Prečo naši predkovia žuvali decht? Existuje niekoľko teórií, ktoré to vysvetľujú. Po prvé, decht pri chladení rýchlo stvrdne, takže jeho žuvanie môže byť spôsobené túžbou zahriať ho a urobiť ho mäkším na prácu. Existuje teória, ktorá tvrdí, že decht bol žuvaný na zníženie bolesti spôsobenej chorobami ústnej dutiny, pretože decht sa považuje za antiseptikum, aj keď veľmi slabé. Niektorí vedci sa tiež domnievajú, že to boli začiatky dentálnej hygieny a decht fungoval ako starodávna zubná kefka. A najzábavnejšia teória, no teda nie nezmyselná, je rozkoš. Starovekí ľudia mohli živicu žuť akurát tak, t.j. bez akéhokoľvek dobrého dôvodu.
Výroba brezovej živice v praxi.
Existuje veľa špekulácií na tému žuvania živice starovekými ľuďmi, ale nikto neurobil veľa výskumov, ktoré by dávali konkrétne výsledky. Vedci z Kodanskej univerzity sa preto rozhodli analyzovať kúsok žuvanej živice nájdenej pri vykopávkach v južnom Dánsku (1). Štúdia vzorky ukázala, že obsahuje nielen ľudskú DNA, ale aj mikrobiálnu DNA, ktorá by mohla povedať viac o ústnom mikrobióme. DNA sa našla aj z rastlín, ktoré zrejme konzumoval staroveký človek pred žuvaním živice.
DNA je tak dobre zachovaná, že vedci sú šťastní, že sa im podarilo izolovať kompletný ľudský genóm. Tento zdanlivo bezvýznamný fakt je v skutočnosti prelomom v archeológii a genetike. Faktom je, že úplný genóm starovekého človeka bolo možné predtým získať výlučne z jeho pozostatkov (zvyčajne kostí).
Výsledky štúdie
Po získaní „hmotných dôkazov“ archeológovia začali s ich podrobnou analýzou, aby získali najúplnejšie informácie o našom „podozrivom“, ktorý žuval brezovú živicu.
Obrázok č. 1
Rádiokarbónové datovanie, ktoré sa vykonáva zmenou množstva rádioaktívneho izotopu 14C vo vzorke v porovnaní so stabilnými izotopmi uhlíka, zistilo, že guma je stará 5858 5661 až XNUMX XNUMX rokov (1b). To naznačuje, že vzorka pochádza z obdobia raného neolitu. Toto obdobie sa nazýva aj „nová doba kamenná“, pretože kamenné výrobky sa stali zložitejšími a objavila sa technológia brúsenia a vŕtania otvorov.
Chemická analýza s použitím infračervenej spektroskopie s Fourierovou transformáciou (FTIR) poskytla spektrum veľmi podobné modernému brezovému dechtu. GC/MS (plynová chromatografia/hmotnostná spektrometria) odhalila prítomnosť triterpénov betulínu a lupeolu, ktoré sú pomerne bežné vo vzorkách odobratých z brezy (1c). Ďalším potvrdením, že vzorka bola breza, boli stopy dikarboxylových kyselín a nasýtených mastných kyselín identifikované tou istou GC/MS.
Vedci teda zistili, že vzorkou je brezová živica stará od 5858 do 5661 rokov (začiatok neolitu).
Ďalším krokom bolo sekvenovanie DNA, ktoré vygenerovalo približne 360 miliónov bázových párových sekvencií DNA, z ktorých takmer tretina mohla byť jednoznačne zhodná s ľudským referenčným genómom (hg19).
Sekvencie ľudskej DNA s párovými bázami vykazovali všetky znaky obsiahnuté v DNA starých ľudí: pomerne krátke priemerné dĺžky fragmentov, častá prítomnosť puríny* k prasknutiu stehu a zvýšenej frekvencii viditeľných náhrad cytozín* (C) zapnuté tymín* (T) na 5' koncoch fragmentov DNA.
Purín* (C5N4H4) je najjednoduchší zástupca imidazo[4,5-d]pyrimidínov.
Cytozín* (C4H5N3O) je organická zlúčenina, dusíkatá zásada, derivát pyrimidínu.
Timin* (C5H6N2O2) je pyrimidínový derivát, jedna z piatich dusíkatých báz.
Vytvoril tiež približne 7.3 GB údajov týkajúcich sa sekvencií iných ako človek.
Vzorka obsahovala približne 30 % endogénnej ľudskej DNA. To je porovnateľné s dobre zachovanými zubami a kosťami starovekých ľudí.
Na základe vzťahu medzi sekvenciami párových báz zodpovedajúcich chromozómom X a Y sa vedcom podarilo určiť pohlavie dávnej milovníčky žuvačiek – ženy.
Aby bolo možné predpovedať farbu vlasov, očí a pokožky, boli odvodené genotypy pre štyridsaťjeden SNP*ktoré sú zahrnuté v systéme .
SNP* (jednonukleotidový polymorfizmus) - rozdiely v sekvencii DNA jedného nukleotidu vo veľkosti v genóme zástupcov rovnakého druhu alebo medzi homológnymi oblasťami homológnych chromozómov.
Táto analýza ukázala, že žena bola tmavej pleti s tmavohnedými vlasmi a modrými očami.
Obrázok č. 2
Vedci našli v skúmanom genóme 593102 1000 SNP, ktoré boli predtým genotypizované v databáze > 100 XNUMX moderných ľudí a > XNUMX predtým publikovaných starovekých genómov.
Na obrázku 2 sú zobrazené výsledky analýzy hlavných komponentov. Táto metóda redukcie rozmerov údajov nám umožnila určiť, že starodávna žena, ktorej genóm sa študuje, je s najväčšou pravdepodobnosťou západný lovec-zberač (W.H.G.). Porovnanie alely* moderní ľudia a starodávna žena potvrdili svoje členstvo v etablovanej skupine (2b).
alely* - rôzne typy toho istého génu, nachádzajúce sa v rovnakých oblastiach homológnych chromozómov. Alely určujú smer vývoja konkrétneho znaku.
Tieto výsledky sú potvrdené aj analýzou qpAdm. Táto analýza ukazuje, že jednoduchý lineárny model, ktorý predpokladá 100% pôvod WHG pre starú ženu, nemožno zavrhnúť v prospech zložitejšieho modelu (2s).
Na všeobecnú charakterizáciu taxonomického zloženia nehumánnych sekvencií vo vzorke sa použil MetaPhlan2, nástroj špeciálne navrhnutý na taxonomické profilovanie získaných krátkych sekvencií. broková metóda*.
Broková metóda* - metóda sekvenovania dlhých úsekov DNA, kedy získanie náhodnej masívnej vzorky klonovaných fragmentov DNA umožňuje obnoviť pôvodnú sekvenciu DNA.
Obrázok č. 3
Na "origami" 3 ukazuje výsledky analýzy hlavnej zložky porovnávajúcej mikrobiálne zloženie skúmanej vzorky a 689 mikrobiómových profilov z Human Microbiome Project (HMP). Medzi vzorovými údajmi a údajmi HMP došlo k zhlukovaniu, čo znamená, že boli veľmi podobné. Vidno to aj na 3b, ktorý ukazuje mikrobiálne zloženie živice v porovnaní s rovnakým z dvoch vzoriek pôdy (odber sa uskutočnil na rovnakom mieste) a v porovnaní s mikrobiálnym zložením moderného človeka.
Podrobnejší rozbor mikrobiálneho zloženia preukázal prítomnosť baktérií Neisseria subflava и Rothia mucilaginosaa Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia и Treponema denticola. Okrem toho boli zistené stopy vírusu Epstein-Barr.
Niekoľko druhov streptokokov patriacich do skupiny MitisVrátane Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae.
Tabuľka 1: Zoznam všetkých nehumánnych taxónov nájdených vo vzorke brezového dechtu.
Konsenzuálny genóm bol rekonštruovaný zo sekvencií párovaných báz S. pneumoniae a odhad počtu heterozygotných miest. Výsledky ukázali prítomnosť niekoľkých kmeňov (obrázok č. 4).
Obrázok č. 4
Na posúdenie virulencie kmeňov S. pneumoniaeextrahované zo starodávnej živice vedci spojili kontigy (súbor prekrývajúcich sa segmentov DNA) s kompletnou databázou faktorov virulencie, čo im umožnilo identifikovať známe gény virulencia* S. pneumoniae.
virulencia* — stupeň schopnosti kmeňa infikovať skúmaný organizmus.
V starej vzorke bolo identifikovaných 26 faktorov virulencie S. pneumoniae, vrátane kapsulárnych polysacharidov (CPS), streptokokovej enolázy (Eno) a pneumokokového povrchového antigénu A (PsaA).
Analýza vzorky pradávnej živice odhalila aj prítomnosť stôp dvoch rastlinných druhov: brezy (Betula pendula) a liesky (Corylus avellana). Okrem toho bolo objavených asi 50000 XNUMX sekvencií, ktoré súviseli s diviakom divým (Anas platyrhynchos, druh kačice).
Pre podrobnejšie oboznámenie sa s nuansami štúdie odporúčam pozrieť и jemu.
Epilóg
Túto štúdiu možno právom nazvať jedinečnou vzhľadom na množstvo získaných informácií. Predtým bolo možné kompletný genóm starovekého človeka obnoviť výlučne z jeho pozostatkov (kostí a zubov), no v tejto práci ho vedci dokázali získať zo žuvanej brezovej živice.
Zistili, že starú žuvačku starú 5700 rokov žula žena s tmavou pokožkou, tmavohnedými vlasmi a modrými očami. Tento opis vzhľadu opäť potvrdzuje, že svetlejšia pigmentácia kože sa u obyvateľov západnej časti Eurázie začala objavovať až neskôr. Okrem toho sú takéto vonkajšie charakteristiky porovnateľné s charakteristikami predstaviteľov západných lovcov a zberačov, medzi ktoré pravdepodobne patrila žena, ktorej genóm bol získaný zo vzorky.
Výhodou štúdia žuvanej živice je, že poskytuje informácie o mikrobiálnom zložení ústnej dutiny starovekého človeka. Táto analýza preukázala prítomnosť niekoľkých druhov baktérií (Neisseria subflava, Rothia mucilaginosa, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia и Treponema denticola). Okrem toho sa našli stopy vírusu Epstein-Barr, čo nie je prekvapujúce, vzhľadom na vysokú prevalenciu tohto vírusu medzi modernými ľuďmi (90-95% dospelej populácie sú jeho nositeľmi).
Našlo sa aj niekoľko druhov streptokokov zo skupiny MitisVrátane Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae.
Čo sa týka gastronomických preferencií prastarej ženy, pri posudzovaní sekvencií DNA mimo človeka, ktoré tiež nesúviseli s vírusmi či baktériami, sa našli stopy brezy, lieskových orechov a divých kačíc. Dá sa predpokladať, že tieto rastliny a zvieratá boli základom potravy pre starovekých ľudí toho obdobia. Existuje však veľká šanca, že DNA týchto rastlín a živočíchov sa do živice dostala, pretože ich prastará žena skonzumovala krátko pred žuvaním živice. Inými slovami, môže ísť o ojedinelý incident.
Prečo je živica vynikajúcim zdrojom starodávnej ľudskej DNA? Ide o to, že počas procesu žuvania je DNA „zapečatená“ živicou a uložená v nej vďaka svojim aseptickým a hydrofóbnym vlastnostiam.
V budúcnosti plánujú vedci analyzovať ďalšie nájdené vzorky, ktoré pomôžu lepšie pochopiť život starovekých ľudí. Okrem toho mikrobiálne zloženie starých vzoriek poskytuje pohľad na vývoj orálnych mikróbov a niektorých patogénov.
Bez ohľadu na to, získať toľko informácií o mužovi z kúska žuvanej živice, ktorú vypľul pred 5700 XNUMX rokmi, je neuveriteľný úspech. Pre niekoho nie sú dôležité informácie z minulosti, najmä takej vzdialenej. V skutočnosti však platí, že čím viac vieme o našich predkoch, tým viac rozumieme svojmu pravému ja.
Piatok mimo:
Video o tom, ako sa vyrábajú žuvačky v modernom svete.
Off-top 2.0:
Trocha nostalgie :)
Ďakujeme za sledovanie, buďte zvedaví a prajeme všetkým pekný víkend! 🙂
Nejaké inzeráty 🙂
Ďakujeme, že ste zostali s nami. Páčia sa vám naše články? Chcete vidieť viac zaujímavého obsahu? Podporte nás zadaním objednávky alebo odporučením priateľom, , jedinečný analóg serverov základnej úrovne, ktorý sme pre vás vymysleli: (k dispozícii s RAID1 a RAID10, až 24 jadier a až 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 krát lacnejší v dátovom centre Equinix Tier IV v Amsterdame? Len tu v Holandsku! Dell R420 – 2x E5-2430 2.2 GHz 6C 128 GB DDR3 2 x 960 GB SSD 1 Gb/s 100 TB – od 99 USD! Čítať o
Zdroj: hab.com