在侦探系列和电影中，犯罪学家扮演推动情节的主要角色，你经常可以看到留下这些痕迹的人是如何通过烟头或粘在桌子上的口香糖成功识别出来的。 在现实生活中，你也可以通过一个人嘴里嚼过的口香糖来了解他很多。 今天我们来看看一项研究，哥本哈根大学的科学家在挖掘过程中发现了“口香糖”，距今大约有5700年的历史。 科学家可以从他们的发现中获得关于人类的哪些信息，古代口香糖还能告诉谁，这项研究将如何影响未来对抗各种疾病？ 这些问题的答案在科学家的报告中等待着我们。 去。
研究基础
本研究的主要特征是桦木树脂或桦木焦油。 这种棕黑色物质是通过将桦树皮（桦树皮）的顶层在密闭容器中煮沸而获得的。 在这种条件下，加热无需接触氧气即可发生，即干馏。 在加热过程中，桦树皮转化为焦油。
在古代，这个过程是在粘土容器中在火上进行的。 当时，焦油通常作为万能胶用于加工石材制品。 人类使用焦油的第一个考古发现可以追溯到旧石器时代。
可以这么说，tar 用于“工业”是合乎逻辑的。 然而，考古学家在许多桦木树脂上发现了牙齿的痕迹。 为什么我们的祖先要嚼焦油？ 有几种理论可以解释这一点。 首先，焦油在冷却时会迅速变硬，因此咀嚼它可能是因为希望将其加热并使其在工作时变得更软。 有一种理论认为，咀嚼焦油可以减轻口腔疾病引起的疼痛，因为焦油被认为是一种防腐剂，尽管效果很弱。 此外，一些研究人员认为，这是牙齿卫生的开始，焦油充当了古代牙刷的角色。 最有趣但并非毫无意义的理论是快乐。 古代人可以这样咀嚼树脂，即没有任何充分的理由。
实践中制作桦木树脂。
古人对咀嚼树脂的话题有很多猜测，但没有人做过太多研究给出具体的结果。 因此，哥本哈根大学的科学家决定分析在丹麦南部挖掘过程中发现的一块咀嚼过的树脂（1а）。 对样本的研究表明，它不仅含有人类 DNA，还含有微生物 DNA，这可以更多地了解口腔微生物组。 还从植物中发现了 DNA，这些植物显然是古人在咀嚼树脂之前食用的。
DNA 保存得如此完好，科学家们很高兴他们能够分离出完整的人类基因组。 这个看似微不足道的事实，实际上是考古学和遗传学的突破。 事实上，古代人的完整基因组以前只能从他的遗骸（通常是骨头）中获得。
研究结果
收到“物证”后，考古学家开始对其进行一步一步的分析，以获得关于咀嚼桦树脂的“嫌疑人”最完整的信息。
图片#1
通过改变样品中放射性同位素 14C 相对于稳定碳同位素的含量进行放射性碳测年，发现该口香糖的年龄在 5858 至 5661 年间（1b）。 这表明该样本的历史可以追溯到新石器时代早期。 这一时期也被称为“新石器时代”，石制品变得更加复杂，出现了磨削和钻孔技术。
使用傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 进行化学分析产生的光谱与现代桦木焦油非常相似。 GC/MS（气相色谱/质谱）显示三萜桦木醇和羽扇豆醇的存在，这在桦树样品中很常见（1c）。 通过相同的 GC/MS 鉴定出痕量的二羧酸和饱和脂肪酸，进一步证实了样品是桦木。
由此，科学家发现该样本是年龄为5858年至5661年（新石器时代早期）的桦木树脂。
下一步是 DNA 测序，生成大约 360 亿个碱基对 DNA 序列，其中几乎三分之一可以与人类参考基因组 (hg19) 唯一匹配。
人类DNA的碱基对序列显示了古代人DNA固有的所有特征：片段的平均长度相当短，频繁出现 嘌呤* 缝合线破裂并增加可见更换的频率 胞嘧啶* （三）关于 胸腺嘧啶* (T) DNA 片段的 5' 端。
嘌呤* (C5N4H4)是咪唑并[4,5-d]嘧啶的最简单代表。
胞嘧啶* (C4H5N3O) 是一种有机化合物、含氮碱、嘧啶衍生物。
蒂明* (C5H6N2O2) 是一种嘧啶衍生物，五种含氮碱基之一。
它还生成了大约 7.3 GB 的非人类序列数据。
样本中含有大约 30% 的内源性人类 DNA。 这可与古人保存完好的牙齿和骨骼相媲美。
根据X和Y染色体对应的配对碱基序列之间的关系，科学家们能够确定古代口香糖爱好者的性别——女性。
为了预测头发、眼睛和皮肤的颜色，我们对 XNUMX 种基因进行了基因型分析。 单核苷酸多态性*包含在系统中的 .
单核苷酸多态性* （单核苷酸多态性） - 同一物种代表的基因组中或同源染色体的同源区域之间的一个核苷酸的 DNA 序列的大小差异。
分析显示，该女子皮肤黝黑，头发深棕色，眼睛蓝色。
图片#2
科学家们在所研究的基因组中发现了 593102 个 SNP，这些 SNP 此前已在超过 1000 个现代人类和超过 100 个先前发表的古代基因组的数据库中进行了基因分型。
在图像上 2а 显示主成分分析的结果。 这种数据降维方法使我们能够确定正在研究基因组的古代女性很可能是西方狩猎采集者（WHG）。 比较 等位基因* 现代人和一位古代女性确认了她是一个既定团体的成员（2b).
等位基因* - 同一基因的不同类型，位于同源染色体的相同区域。 等位基因决定特定性状的发展方向。
qpAdm 分析也证实了这些结果。 该分析表明，不能为了支持更复杂的模型而放弃假设古代女性 100% WHG 起源的简单线性模型（2s).
为了广泛表征样本中非人类序列的分类组成，使用了 MetaPhlan2，这是一种专门为所获得的短序列的分类分析而设计的工具 霰弹枪法*.
霰弹枪法* - 一种对 DNA 长片段进行测序的方法，当获得克隆 DNA 片段的随机大量样本时，您可以恢复原始 DNA 序列。
图片#3
论“折纸” 3а 显示了主成分分析的结果，比较了研究样本的微生物组成和人类微生物组计划 (HMP) 的 689 个微生物组图谱。 样本数据和 HMP 数据之间存在聚类，这意味着它们非常相似。 这也可见于 3b，它显示了树脂的微生物组成与两个土壤样本（收集在同一地点）的微生物组成的比较以及与现代人类的微生物组成的比较。
对微生物成分的更详细分析表明细菌的存在 亚黄奈瑟菌 и 粘液罗西亚和 牙龈卟啉单胞菌, 连翘坦纳氏菌 и 密螺旋体。 此外，还检测到了爱泼斯坦-巴尔病毒的痕迹。
属于该组的几种链球菌 和缓包括 草绿色链球菌 и 肺炎链球菌.
表 1：桦木焦油样本中发现的所有非人类类群列表。
从碱基配对序列重建共有基因组 肺炎链球菌 和杂合位点数量的估计。 结果显示存在多种菌株（图片#4）。
图片#4
评估菌株的毒力 肺炎链球菌科学家从古老的树脂中提取，将重叠群（一组重叠的 DNA 片段）与完整的毒力因子数据库进行匹配，从而使他们能够识别已知的基因 毒力* 肺炎链球菌.
毒力* — 菌株感染所研究生物体的能力程度。
在古代样本中鉴定出肺炎链球菌的 26 种毒力因子，包括荚膜多糖 (CPS)、链球菌烯醇化酶 (Eno) 和肺炎球菌表面抗原 A (PsaA)。
对古代树脂样本的分析还揭示了两种植物物种的存在：桦树（Betula pendula）和榛子（Corylus avellana）。 此外，还发现了约 50000 个与绿头鸭（Anas platyrhynchos，一种鸭子）相关的序列。
为了更详细地了解这项研究的细微差别，我建议查看 и 对他
结语
鉴于获得的信息量，这项研究可以说是独一无二的。 以前，古代人的完整基因组只能从他的遗骸（骨头和牙齿）中恢复，但在这项工作中，科学家能够从咀嚼的桦树树脂中获得它。
他们发现，这块古老的口香糖已有 5700 年的历史，是由一位深色皮肤、深棕色头发和蓝色眼睛的妇女咀嚼的。 这种对外观的描述再次证实，欧亚大陆西部居民中较浅的皮肤色素沉着是较晚才出现的。 此外，这种外部特征与西方狩猎采集者代表的特征相当，其中可能包括从样本中获得基因组的女性。
研究咀嚼树脂的优点在于它提供了有关古代人口腔微生物组成的信息。 该分析表明存在几种类型的细菌（亚黄奈瑟菌, 粘液罗西亚, 牙龈卟啉单胞菌, 连翘坦纳氏菌 и 密螺旋体）。 此外，还发现了爱泼斯坦-巴尔病毒的踪迹，这并不奇怪，因为这种病毒在现代人中流行率很高（90-95%的成年人口是其携带者）。
还发现了该组的几种链球菌 和缓包括 草绿色链球菌 и 肺炎链球菌.
至于这位古代女性的美食偏好，对非人类 DNA 序列（也与病毒或细菌无关）的评估发现了桦木、榛子和野鸭的踪迹。 可以认为，这些植物和动物是那个时期古代人们的食物基础。 然而，这些植物和动物的 DNA 很可能进入了树脂中，因为古代女性在咀嚼树脂之前不久就食用了它们。 换句话说，这可能是一个孤立的事件。
为什么树脂是古代人类 DNA 的极好来源？ 事实是，在咀嚼过程中，DNA 由于其无菌和疏水特性而被树脂“密封”并储存在其中。
未来，科学家计划分析其他发现的样本，这将有助于进一步了解古人的生活。 此外，古代样本的微生物组成可以让我们深入了解口腔微生物和一些病原体的进化。
不管怎样，从一个人 5700 年前咀嚼过的树脂中收集到如此多的关于他的信息是一项令人难以置信的成就。 对于某些人来说，过去的信息，尤其是遥远的信息，并不重要。 然而事实上，我们越了解我们的祖先，我们就越了解真实的自己。
周五非顶：
一段有关现代世界如何生产口香糖的视频。
离顶2.0：
有点怀旧:)
感谢您的阅读，保持好奇心，祝大家周末愉快！ 🙂
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来源： habr.com