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科学家用一块5700年前的“口香糖”复原了一个女孩的画像

时间:2024-04-04 00:12:33上一篇 |下一篇

来自几千年前的桦树沥青

  根据“口香糖 ”的DNA信息复原的女孩画像

  近日发表于《自然-通讯》的研究中,考古学家们通过提取一块5700年前“口香糖”中保存的DNA,成功复原了其主人的样貌,她的食谱、携带的细菌和病毒信息,甚至还找到了她家族的源头,以及他们开始农耕生活的可能时间。这块普通的“口香糖”或许可以揭开古人类和人体微生物组演化研究的新篇章。

  一块凝固的桦树沥青

  石器时代末期,在丹麦南部有一个小渔村。它坐落在滨海泻湖旁边,沿岸的一排沙坝将这里与波罗的海隔开,考古学家们称其为“Syltholm”。在这里生活的人们会建造枝条篱来拦截游鱼,再用骨矛将其捕获。某一天,村庄里一位有着深色皮肤、棕色头发和清澈蓝眼睛的姑娘正嚼着一块“口香糖”。当然,她的“口香糖”,只是一块黏黏的、凝固了的桦树沥青。

  桦树沥青是石器时代常用的粘合剂,软化后的桦树沥青可以用来修复破碎的陶器或燧石工具。新石器时代的遗址中曾发现一些带有齿痕的桦树沥青,因此考古学家们判断,这可能还是一种新石器时代的“口香糖”。

  她当时或许正在用桦树沥青修复工具,随手放了一块在嘴里,又或许只是突然想吃一块“口香糖”。总之,当她吐掉“口香糖”后,这块桦树沥青就被埋在了一堆泥沙里,直到5700年后才被考古学家发现。神奇的是,考古学家从这块桦树沥青中提取出了她完整的基因组、她口腔中的菌群,甚至还有她吃过的食物的DNA。

  “口香糖”中的DNA

  尽管在挖掘现场没有发现任何人类遗骸,但研究者仅通过桦树沥青中提取出的DNA,就能复原出这个姑娘的样貌、食谱、携带的细菌和病毒信息,并找到了她家族的源头,以及他们开始农耕生活的可能时间。这篇发表于《自然-通讯》的研究指出,从被嚼过的桦树沥青中,或许能复原古人类及其体内微生物的DNA,这些证据可以为古人类的人口历史、健康状况和生存策略等方面的研究提供线索。

  “这本来只是一块毫不起眼的桦树沥青,在几千年前被某个人随手丢掉了,但现在我们却借此‘召唤’出了一个女孩。”文章的作者、哥本哈根大学考古学家Hannes Schroeder这样说道,“居然能从这么一小块东西中得到这么多信息,实在是太神奇了。”

  事实上,Schroeder并不是第一个从新石器时代的“口香糖”中寻找DNA的人。论文的另一位作者、哥本哈根大学的生物考古学家Theis Jensen,在另一个瑞典的挖掘现场工作时看到了许多块带有牙印的桦树沥青,随后第一次有了尝试从中提取基因组信息的想法。据他介绍,在当时“新一代基因测序技术打破了过去对DNA材料的限制,因此我认为这些‘口香糖’或许也保存了基因信息”。他的想法随后得到了确认——Jensen的同事们从几块一万年前的桦树沥青中提取出了三个人的部分DNA,研究结果于去年5月发表于《通讯生物学》。

  Schroeder和他的同事们在样品中发现了许多种类微生物的DNA,其中有一部分被称作“微生物组”的群落是与人体共生且无害的。他们也找到了一些有害的微生物,比如一种会导致牙周病的口腔细菌、伯斯坦-巴尔病毒(一种非常常见的疱疹病毒)和几种会导致肺炎的菌株。然而,尽管研究人员成功辨识出了26种致病微生物及会增强病原体感染能力的分子,但他们依然无法确定这个姑娘的健康状况。

  从狩猎采集到农耕生活

  另外,研究发现,当时这个村庄可能刚从狩猎和采集转向了畜牧和农耕的生产方式。比如,这位姑娘有乳糖不耐受,这种症状在刚接触畜牧业的狩猎采集社会非常常见。另外,“口香糖”中还发现了榛子和绿头鸭的DNA,证明她最近可能吃了这些东西,这也很符合狩猎者和采集者的食谱。

  研究人员认为,耕种在比较晚的时候,大约到了这位姑娘生活的时代,才传到了丹麦。不过在此之后,这种生产方式就在当地迅速传播开来。然而,考古学家们仍不清楚,农耕技术究竟是由这里的原住民自行开发的,还是随着外来者传来的。据Schroeder及其同事介绍,这位Syltholm姑娘的基因组显示,她与同一时期丹麦以外的其他农耕族群并没有亲缘关系。她出身于一个被考古学家们称为西部狩猎采集者的族群,这个部落在11700年前,从南部到达了斯堪的纳维亚,并在此定居。

  在农耕社会出现后,人们可以获得更多富含碳水化合物的食物,因此肠道内和口腔内的微生物组也发生了第一次变化(第二次变化发生在工业革命后,当时精制砂糖和植物油主宰了餐桌)。研究者们期待着从“口香糖”中发现的口腔菌群可以帮助了解这一过程,但这非常困难。

  宾夕法尼亚州立大学的古微生物学家Laura Weyrich评论说,只从一块嚼过的“口香糖”里,很难复原出Syltholm姑娘口腔中微生物组的具体种类,更不用说她的全部食谱了。这是因为人类牙齿上的细菌种群,与唾液中或舌头上的差别很大,而我们从“口香糖”中找到的,“很可能是所有这些口腔微生物的混合体。”她表示,“如果不能研究更多的狩猎采集者,就很难对这些微生物组进行分类。”

  尽管如此,Weyrich仍然认为,这个研究或许揭开了古人类和人体微生物组演化研究的新篇章。她认为:“古人类DNA领域的发展,可以对人类基因组和人类微生物组的共同演化的研究提供很大帮助。”或许在未来,会有一门叫“口香糖基因学”的新领域出现。

  译/张二七

  来源:环球科学公众号