在偵探系列和電影中，犯罪學家扮演推動情節的主要角色，你經常可以看到留下這些痕跡的人是如何透過煙頭或黏在桌子上的口香糖成功識別出來的。在現實生活中，你也可以透過一個人嘴裡嚼過的口香糖來了解他很多。今天我們來看看一項研究，哥本哈根大學的科學家在挖掘過程中發現了“口香糖”，距今大約有5700年的歷史。科學家可以從他們的發現中獲得哪些關於人類的信息，古代口香糖還能告訴誰，這項研究將如何影響未來對抗各種疾病？這些問題的答案在科學家的報告中等著我們。去。
研究基礎
本研究的主要特徵是樺木樹脂或樺木焦油。這種棕黑色物質是透過將樺樹皮（樺樹皮）的頂層在密閉容器中煮沸而獲得的。在這種條件下，加熱無需接觸氧氣即可發生，即乾餾。在加熱過程中，樺樹皮轉化為焦油。
在古代，這個過程是在粘土容器中在火上進行的。當時，焦油通常作為萬能膠用於加工石材製品。人類使用焦油的第一個考古發現可以追溯到舊石器時代。
可以這麼說，tar 用於「工業」是合乎邏輯的。然而，考古學家在許多樺木樹脂上發現了牙齒的痕跡。為什麼我們的祖先要嚼焦油？有幾種理論可以解釋這一點。首先，焦油在冷卻時會迅速變硬，因此咀嚼它可能是因為希望將其加熱並使其在工作時變得更軟。有一種理論認為，咀嚼焦油可以減輕口腔疾病引起的疼痛，因為焦油被認為是一種防腐劑，儘管效果很弱。此外，一些研究人員認為，這是牙齒衛生的開始，焦油扮演了古代牙刷的角色。最有趣但並非毫無意義的理論是快樂。古代人可以這樣咀嚼樹脂，即沒有任何充分的理由。
實踐中製作樺木樹脂。
古人對咀嚼樹脂的話題有許多猜測，但沒有人做過太多研究給出具體的結果。因此，哥本哈根大學的科學家決定分析在丹麥南部挖掘過程中發現的一塊咀嚼過的樹脂（1a）。對樣本的研究表明，它不僅含有人類 DNA，還含有微生物 DNA，這可以更多地了解口腔微生物組。也從植物中發現了 DNA，這些植物顯然是古人在咀嚼樹脂之前食用的。
DNA 保存得如此完好，科學家們很高興他們能夠分離出完整的人類基因組。這個看似微不足道的事實，其實是考古學和遺傳學的突破。事實上，古代人的完整基因組以前只能從他的遺骸（通常是骨頭）中獲得。
研究結果
收到「物證」後，考古學家開始對其進行一步一步的分析，以獲得關於咀嚼樺樹脂的「嫌疑犯」最完整的資訊。
圖片#1
透過改變樣本中放射性同位素 14C 相對於穩定碳同位素的含量進行放射性碳定年，發現該口香糖的年齡在 5858 至 5661 年間（1b）。這表明該樣本的歷史可以追溯到新石器時代早期。這段時期也被稱為“新石器時代”，石製品變得更加複雜，出現了研磨和鑽孔技術。
使用傅立葉變換紅外光譜 (FTIR) 進行化學分析產生的光譜與現代樺木焦油非常相似。 GC/MS（氣相層析/質譜）顯示三萜樺木醇和羽扇豆醇的存在，這在樺樹樣品中很常見（1c）。透過相同的 GC/MS 鑑定出微量的二羧酸和飽和脂肪酸，進一步證實了樣品是樺木。
由此，科學家發現樣本是年齡為5858年至5661年（新石器時代早期）的樺木樹脂。
下一步是 DNA 定序，產生大約 360 億個鹼基對 DNA 序列，幾乎三分之一可以與人類參考基因組 (hg19) 唯一匹配。
人類DNA的鹼基對序列顯示了古代人類DNA固有的所有特徵：片段的平均長度相當短，頻繁出現 嘌呤* 縫合線破裂並增加可見更換的頻率 胞嘧啶* （三）關於 胸腺嘧啶* (T) DNA 片段的 5' 端。
嘌呤* (C5N4H4)是咪唑並[4,5-d]嘧啶最簡單的代表。
胞嘧啶* (C4H5N3O) 是一種有機化合物、含氮鹼、嘧啶衍生物。
蒂明* (C5H6N2O2) 是一種嘧啶衍生物，五種含氮鹼基之一。
它還產生了大約 7.3 GB 的非人類序列數據。
樣本中含有約 30% 的內源性人類 DNA。這可與古人保存完好的牙齒和骨骼相媲美。
根據X和Y染色體對應的配對鹼基序列之間的關係，科學家們能夠確定古代口香糖愛好者的性別——女性。
為了預測頭髮、眼睛和皮膚的顏色，我們對 41 個基因進行了基因型分析。 單核苷酸多態性*包含在系統中的 .
單核苷酸多態性* （單核苷酸多態性） - 同一物種代表的基因組中或同源染色體的同源區域之間的一個核苷酸的 DNA 序列大小差異。
分析顯示，女子皮膚黝黑，頭髮深棕色，眼睛藍色。
圖片#2
科學家在所研究的基因組中發現了 593102 個 SNP，這些 SNP 先前已在超過 1000 個現代人類和超過 100 個先前發表的古代基因組的資料庫中進行了基因分型。
在圖像上 2a 顯示主成分分析的結果。這種數據降維方法使我們能夠確定正在研究基因組的古代女性很可能是西方狩獵採集者（餘熱發電）。比較 等位基因* 現代人和一位古代女性確認了她是既定團體的成員（2b).
等位基因* - 同一基因的不同類型，位於同源染色體的相同區域。等位基因決定特定性狀的發展方向。
qpAdm 分析也證實了這些結果。該分析表明，不能為了支持更複雜的模型而放棄假設古代女性 100% WHG 起源的簡單線性模型（2秒).
為了廣泛表徵樣本中非人類序列的分類組成，使用了 MetaPhlan2，這是一種專門為所獲得的短序列的分類分析而設計的工具 霰彈槍法*.
霰彈槍法* - 一種對 DNA 長片段進行定序的方法，當獲得克隆 DNA 片段的隨機大量樣本時，您可以恢復原始 DNA 序列。
圖片#3
論“摺紙” 3a 顯示了主成分分析的結果，比較了研究樣本的微生物組成和人類微生物組計劃 (HMP) 的 689 個微生物組圖譜。樣本資料和 HMP 資料之間存在聚類，這意味著它們非常相似。這也可見於 3b，它顯示了樹脂的微生物組成與兩個土壤樣本（收集在同一地點）的微生物組成的比較以及與現代人類的微生物組成的比較。
對微生物成分的更詳細分析表明細菌的存在 亞黃奈瑟菌 и 黏液羅西亞和 牙齦卟啉單胞菌, 連翹坦納氏菌 и 密螺旋體（Treponema denticola）。此外，也檢測到了愛潑斯坦-巴爾病毒的痕跡。
屬於該組的幾種鏈球菌 米蒂斯包括 綠色鏈球菌 и 肺炎鏈球菌.
表 1：樺木焦油樣本中發現的所有非人類類群清單。
從鹼基配對序列重建共有基因組 肺炎鏈球菌 和雜合位點數量的估計。結果顯示存在多種菌株（圖#4）。
圖片#4
評估菌株的毒力 肺炎鏈球菌科學家從古老的樹脂中提取，將重疊群（一組重疊的 DNA 片段）與完整的毒力因子資料庫進行匹配，使他們能夠識別已知的基因 毒力* 肺炎鏈球菌.
毒力* — 菌株感染所研究生物體的能力程度。
在古代樣本中鑑定出 26 種肺炎鏈球菌的毒力因子，包括莢膜多醣 (CPS)、鏈球菌烯醇化酶 (Eno) 和肺炎鏈球菌表面抗原 A (PsaA)。
對古代樹脂樣本的分析也揭示了兩種植物物種的存在：樺樹（Betula pendula）和榛子（Corylus avellana）。此外，還發現了約 50000 個與綠頭鴨（Anas platyrhynchos，一種鴨子）相關的序列。
為了更詳細地了解這項研究的細微差別，我建議看看 и 給他。
尾聲
鑑於所獲得的資訊量，這項研究可以說是獨一無二的。以前，古代人的完整基因組只能從他的遺骸（骨頭和牙齒）中恢復，但在這項工作中，科學家能夠從咀嚼的樺樹樹脂中獲得它。
他們發現，這塊古老的口香糖已有 5700 年的歷史，是由一位深色皮膚、深棕色頭髮和藍色眼睛的婦女咀嚼的。這種對外觀的描述再次證實，歐亞大陸西部居民中較淺的皮膚色素沉著是較晚才出現的。此外，這種外部特徵與西方狩獵採集者代表的特徵相當，其中可能包括從樣本中獲得基因組的女性。
研究咀嚼樹脂的優點在於它提供了有關古代人類口腔微生物組成的資訊。此分析顯示存在幾種類型的細菌（亞黃奈瑟菌, 黏液羅西亞, 牙齦卟啉單胞菌, 連翹坦納氏菌 и 密螺旋體（Treponema denticola））。此外，還發現了愛潑斯坦-巴爾病毒的蹤跡，這並不奇怪，因為這種病毒在現代人中流行率很高（90-95%的成年人口是其攜帶者）。
也發現了該組的幾種鏈球菌 米蒂斯包括 綠色鏈球菌 и 肺炎鏈球菌.
至於這位古代女性的美食偏好，對非人類 DNA 序列（也與病毒或細菌無關）的評估發現了樺木、榛子和野鴨的痕跡。可以認為，這些植物和動物是那個時期古代人們的食物基礎。然而，這些植物和動物的 DNA 很可能進入了樹脂中，因為古代女性在咀嚼樹脂之前不久就食用了它們。換句話說，這可能是個孤立的事件。
為什麼樹脂是古人類 DNA 的絕佳來源？事實是，在咀嚼過程中，DNA 由於其無菌和疏水特性而被樹脂「密封」並儲存在其中。
未來，科學家計劃分析其他發現的樣本，這將有助於進一步了解古人的生活。此外，古代樣本的微生物組成可以讓我們深入了解口腔微生物和一些病原體的演化。
不管怎樣，從一個人 5700 年前咀嚼過的樹脂中收集到如此多的關於他的資訊是一項令人難以置信的成就。對某些人來說，過去的訊息，尤其是遙遠的訊息，並不重要。然而事實上，我們越了解自己的祖先，就越了解真實的自己。
週五關閉：
一段有關現代世界如何生產口香糖的影片。
非頂級 2.0：
有點懷舊:)
感謝收看，保持好奇心，祝大家週末愉快！ 🙂
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來源： www.habr.com