從5700年前的口香糖中提取人類基因組
現代口香糖,通常含有聚乙烯塑料,可以堅持幾十年甚至數百年,也許更長的時間在適當的條件下。壹些由樺木焦油和其他天然物質制成的第壹批口香糖已經保存了數千年,其中包括在丹麥出土的壹塊有5700年歷史的石器時代口香糖。
對於考古學家來說,這種粘性物質的壽命可以幫助拼湊在咀嚼焦油上的古人的生活。斯堪的納維亞的古代樺木口香糖保存了足夠的DNA,可以重建其古代咀嚼者的完整人類基因組,識別生活在她嘴裏的微生物,甚至可以揭示史前食物的菜單。
“這些樺木瀝青咀嚼口香糖在DNA保存程度方面有點特殊。這讓我們感到驚訝,”合著者、丹麥哥本哈根大學的分子人類學家漢內斯·施羅德說。“它和我們分析過的壹些最好的巖石(頭骨)骨骼壹樣保存完好,在古代DNA保存方面,它們是壹種聖杯。”
樺木瀝青,通過加熱樹皮制成,在斯堪的納維亞半島各地普遍用作史前膠水,用於將石器附在手柄上。當被發現時,它通常含有牙印。科學家們懷疑人們咀嚼它的幾個原因:使它冷卻後能再次延展,減輕牙痛,因為它溫和的防腐作用,清潔牙齒,減輕饑餓的疼痛,或者僅僅是因為他們喜歡它。
口香糖的耐水性有助於保存裏面的DNA,它溫和的防腐性能有助於防止微生物腐爛。但這壹發現也有可能是由於位於丹麥南部壹個島嶼上的名為Syltholm的遺址的條件,那裏厚厚的泥土完美地保存了大量獨特的石器時代文物。2012年,該遺址開始挖掘,為修建壹條隧道做準備,這為洛蘭·福爾斯特博物館提供了壹個考古現場工作的獨特機會。
在西爾瑟姆尚未發現任何人類遺骸,除非妳計算出保存在古代膠施羅德和同事們今天描述的《自然通訊》
這個廢棄的口香糖提供了關於5700年前的咀嚼器的大量信息。她是壹名女性,雖然年齡不詳,但考慮到那個時代類似的樺木樹脂牙齦通常帶有兒童牙齒的印記,她可能還是個孩子。
來自DNA,研究人員可以開始拼湊古代女性的壹些身體特征,並對她生活的世界做出壹些推斷。施羅德說:“我們確定,她有著黑皮膚、黑頭發和藍眼睛的驚人組合。”。“這很有趣,因為它是物理特征的相同組合,顯然在中石器時代的歐洲非常普遍。因此,我們所知道的所有其他古老的(歐洲)基因組,比如西班牙的拉布拉尼亞,它們都有這樣的身體特征的組合,當然今天在歐洲並不常見。土著歐洲人的膚色現在變淺了,但在5000年到10000年前顯然不是這樣。
是壹位藝術家對斯堪的納維亞人咀嚼這片古老口香糖的樣子的說明。(湯姆·比約克隆德)嚼口香糖的人在斯堪的納維亞半島定居時,他們的家庭關系也可能有助於繪制人們的遷徙地圖。
“事實上,她與比利時和西班牙的人在基因上的關系比與瑞典的人更為密切,而瑞典距離北部只有幾百公裏,告訴我們斯堪的納維亞半島南部最初是如何居住的,”施羅德說。“而且它看起來像是從大陸來的。”這壹解釋將支持研究表明,在冰原從12000年前退到11000年後,兩種不同的人群通過壹條南部路線和壹條沿今天挪威海岸的東北路線在斯堪的納維亞殖民。
個人是世界的壹部分,隨著群體在歐洲北部地區的遷移而不斷變化。斯德哥爾摩大學(Stockholm University)的骨考古學家簡·斯托爾(Jan Stor?)說:“我們可能認為,這壹過程,特別是在中石器時代晚期,是壹個復雜的過程,有來自南部、西部甚至東部的不同群體,它們在不同的時間移動,有時相互交織,而其他時間則可能保持孤立。”,通過電子郵件說:
額外的考古工作表明,這個時代是壹個過渡時期。片狀石器和T形鹿角斧被磨光的燧石制品、陶器和家養動植物所取代。該地區轉向農業是當地狩獵采集者生活方式的改變,還是農業移民的到來,仍然是壹個爭論的問題。
“這應該是農業已經到來的時候,隨著生活方式的改變,但我們在她的基因組中找不到農民祖先的蹤跡,這是相當容易的因為它起源於近東。因此,即使在5700年前,當歐洲其他地區,如德國,已經有了其他類型祖先的農業人口時,她看起來仍然像西方狩獵采集者,就像人們在幾千年前看到的那樣,“施羅德說,
“缺乏新石器時代農民的基因流,在這個日期,是非常有趣的,”斯托爾補充說,誰沒有參與研究。“農業群體可能會出現在這個地區,他們會與狩獵采集群體互動。”
這個時代的口腔衛生狀況不佳,為這壹系列的調查增加了更多的證據,因為口香糖中也可以識別出食物的基因片段。
可能不久以前就出現了這名婦女扔掉口香糖,大快朵頤地吃著榛子和鴨子,結果留下了自己的DNA序列。“飲食上的證據,鴨和榛子,也會支持這樣的觀點,即她是壹個狩獵采集者,以野生資源為生,”施羅德說,並指出,該遺址到處都是實物遺骸,顯示出對魚類等野生資源的依賴,而不是馴化的植物或動物。
“在這些地方看起來可能有壹些狩獵采集者仍在生存,或者與農民並肩生活了數百年,”他說。
科學家還發現了生活在婦女口中的無數微生物的痕跡。古代的DNA樣本總是包含微生物基因,但它們通常來自環境。研究小組將保存完好的微生物的分類組成與現代人口腔中發現的微生物進行了比較,發現它們非常相似。
滿足於古代口腔微生物的遺傳特征被保存在女性的口香糖中,研究人員調查了細菌和其他微生物的特定種類。大多數是普通的微生物區系,就像大多數人嘴裏仍然存在的微生物區系壹樣。其他的則很突出,包括牙齦疾病和肺炎鏈球菌的細菌證據,它們可以導致今天的肺炎,每年造成100萬或更多嬰兒死亡。超過90%的人類攜帶的
愛潑斯坦-巴爾病毒也存在於這名婦女的口腔中。這種病毒通常是良性的,可能與傳染性單核細胞增多癥、霍奇金淋巴瘤和多發性硬化癥等嚴重疾病有關。這些病原體的古老例子可以幫助科學家重建某些疾病的起源,並跟蹤它們隨時間的演變,包括哪些因素可能使它們更危險。
“我在這項研究中真正感興趣的是微生物DNA,”安德斯·格瑟斯特倫,斯德哥爾摩大學的壹位分子考古學家在電子郵件中說。“來自古代病原體的DNA很有希望,這種乳香可能是比古代骨頭或牙齒更好的數據來源。”
瑞典烏普薩拉大學考古學家納塔利賈·卡舒巴和他的同事他們還從瑞典西海岸壹個有10000年歷史的遺址上的幾個人身上提取了古樺樹膠中的人類DNA。“我們可以開始研究這種材料真的很有趣,因為從石器時代到鐵器時代,斯堪的納維亞半島到處都是這種材料,”她說,並補充說,在白樺盛行的地方,包括向東到俄羅斯,牙齦可能存活下來,壹次斯堪的納維亞移民潮被認為起源於那裏。卡舒巴說:
被丟棄的文物幸存下來,揭示了如此多關於過去的信息,這並不完全是運氣使然。她說:“我認為我們必須感謝考古學家,他們不僅保存了這些牙齦,而且建議我們也許應該嘗試處理它們。”。“如果不是他們,我不確定大多數遺傳學家是否會為這種材料而煩惱。”“