Was sagt das Kaugummi-Alter von 5700 Jahren über die Person aus, die es gekaut hat?

In Krimiserien und Filmen, in denen Forensiker die Hauptrolle in der Handlungsmaschine spielen, kann man oft sehen, wie eine Person, die diese Spuren hinterlassen hat, erfolgreich durch eine Zigarettenkippe oder einen Kaugummi identifiziert wurde, die an einem Tisch kleben. Im wirklichen Leben können Sie auch viel über Kaugummi aus dem Mund einer Person lernen. Heute betrachten wir eine Studie, in der Wissenschaftler der Universität Kopenhagen während der Ausgrabungen "Kaugummi" entdeckt haben, dessen Alter etwa 5700 Jahre beträgt. Welche Informationen über eine Person könnten Wissenschaftler aus ihrem Fund erhalten, über die der alte Kaugummi berichten könnte, und wie kann diese Studie den Kampf gegen verschiedene Krankheiten in Zukunft beeinflussen? Die Antworten auf diese Fragen erwarten uns im Bericht der Wissenschaftler. Lass uns gehen.

Studienbasis

Der Protagonist dieser Studie ist Birkenteer oder Birkenteer. Diese bräunlich-schwarze Substanz wird erhalten, indem die obere Schicht der Birkenrinde (Birkenrinde) in einem geschlossenen Behälter gekocht wird. Unter solchen Bedingungen erfolgt das Erhitzen ohne Zutritt von Sauerstoff, d.h. Trockendestillation. Beim Erhitzen wird Rinde in Teer umgewandelt.



In der Antike wurde dieser Prozess in Tonbehältern auf dem Scheiterhaufen durchgeführt. Teer wurde damals meist zur Verarbeitung von Steinprodukten als Universalkleber verwendet. Die ersten vom Menschen verwendeten archäologischen Teerfunde stammen aus der Altsteinzeit.

Es ist logisch, dass Teer sozusagen in der "Industrie" verwendet wurde. Viele Stücke Birkenharz wurden jedoch von Archäologen gefunden, um Zahnspuren zu finden. Warum haben unsere Vorfahren Teer gekaut? Es gibt verschiedene Theorien, um dies zu erklären. Erstens härtet Teer beim Abkühlen schnell aus, weshalb sein Kauen mit dem Wunsch verbunden sein könnte, ihn zu erhitzen und für die Arbeit weicher zu machen. Es gibt eine Theorie, dass Teer gekaut wurde, um Schmerzen durch Erkrankungen der Mundhöhle zu lindern, da Teer als Antiseptikum gilt, wenn auch sehr schwach. Einige Forscher glauben auch, dass dies die Anfänge der Zahnhygiene waren und Teer wie eine uralte Zahnbürste wirkte. Und die lustigste Theorie, aber nicht ohne Bedeutung, ist das Vergnügen. Alte Leute könnten einfach so Harz kauen, d.h. ohne guten grund.


Birkenharz in der Praxis herstellen.

Es gibt viele Spekulationen über das Kauen von Harz durch alte Menschen, aber niemand hat Studien durchgeführt, die konkrete Ergebnisse liefern. Wissenschaftler der Universität Kopenhagen beschlossen daher, ein Stück Kauharz zu analysieren, das bei Ausgrabungen in Süddänemark gefunden wurde ( 1a ). Die Untersuchung der Probe ergab, dass sie nicht nur humane DNA, sondern auch mikrobielle DNA enthält, die mehr über das Mikrobiom der Mundhöhle aussagen kann. Es wurde auch Pflanzen-DNA gefunden, die anscheinend von einem alten Mann vor dem Kauen des Harzes konsumiert wurde.

Die DNA ist so gut erhalten, dass die Wissenschaftler sich freuen, das gesamte menschliche Genom isoliert zu haben. Diese scheinbar unbedeutende Tatsache ist tatsächlich ein Durchbruch in der Archäologie und Genetik. Tatsache ist, dass das vollständige Genom eines alten Menschen bisher ausschließlich aus seinen Überresten (meist Knochen) gewonnen werden konnte.

Forschungsergebnisse

Nachdem sie "materielle Beweise" erhalten hatten, begannen die Archäologen mit ihrer schrittweisen Analyse, um die umfassendsten Informationen über unseren "Verdächtigen" zu erhalten, der Birkenharz kaute.


Bild Nr. 1

Die Radiokarbondatierung, bei der der Gehalt des radioaktiven 14C-Isotops in der Probe im Vergleich zu stabilen Kohlenstoffisotopen geändert wird, ergab, dass das Alter des Kaugummis zwischen 5858 und 5661 Jahren liegt ( 1b ). Dies legt nahe, dass die Probe aus der frühen Jungsteinzeit stammt. Diese Periode wird auch als "neue Steinzeit" bezeichnet, da Steinprodukte komplexer wurden und die Technologie des Schleifens und Bohrens von Löchern auftauchte.

Die chemische Analyse mittels Infrarotspektroskopie mit Fourier-Transformation (FTIR) ergab ein Spektrum, das dem modernen Birkenharz sehr ähnlich ist. GC / MS (Gaschromatographie / Massenspektrometrie) ergab das Vorhandensein von Betulin- und Luteol-Triterpenen, was bei Proben aus Birke ( 1c ) recht häufig ist. Weitere Bestätigung, dass die Probe Birke ist, waren Spuren von Dicarbonsäuren und gesättigten Fettsäuren, die durch das gleiche GC / MS nachgewiesen wurden.

So haben Wissenschaftler festgestellt, dass die Probe ein Birkenharz im Alter von 5858 bis 5661 Jahren (frühneolithisch) ist.

Im nächsten Schritt wurde eine DNA-Sequenzierung durchgeführt, bei der etwa 360 Millionen Sequenzen gepaarter DNA-Basen erzeugt wurden, von denen fast ein Drittel eindeutig mit dem menschlichen Referenzgenom (hg19) verglichen werden kann.

Die Sequenzen gepaarter Basen menschlicher DNA zeigten alle der DNA alter Menschen innewohnenden Anzeichen: ziemlich kurze durchschnittliche Fragmentlängen, häufiges Vorhandensein von Purinen * vor dem Aufbrechen der Stränge und eine erhöhte Häufigkeit sichtbarer Ersetzungen von Cytosin * (C) durch Thymin * (T) an den 5'-Enden von DNA-Fragmenten .

Purin * (C ₅ N ₄ H ₄ ) ist der einfachste Vertreter von Imidazo [4,5-d] pyrimidinen.

Cytosin * (C ₄ H ₅ N ₃ O) ist eine organische Verbindung, eine stickstoffhaltige Base, ein Pyrimidinderivat.

Thymin * (C ₅ H ₆ N ₂ O ₂ ) ist ein Pyrimidinderivat, eine von fünf stickstoffhaltigen Basen.

Ungefähr 7,3 GB Daten wurden auch für Sequenzen generiert, die nicht menschlich sind.

Die Probe enthielt ungefähr 30% endogene menschliche DNA. Dies ist vergleichbar mit den gut erhaltenen Zähnen und Knochen der alten Menschen.

Basierend auf der Beziehung zwischen den Sequenzen gepaarter Basen, die den Chromosomen X und Y entsprechen, konnten die Wissenschaftler das Geschlecht eines alten Kaugummiliebhabers bestimmen.

Um die Farbe von Haaren, Augen und Haut vorherzusagen, wurden Genotypen für einundvierzig SNPs * abgeleitet , die im HIrisPlex-S- System enthalten sind.

SNP * (single nucleotide polymorphism) - Unterschiede in einer einzelnen Nukleotid-DNA-Sequenz im Genom von Vertretern derselben Art oder zwischen homologen Regionen homologer Chromosomen.

Diese Analyse ergab, dass die Frau schwarz mit dunkelbraunen Haaren und blauen Augen war.


Bild Nr. 2

Die Wissenschaftler fanden im untersuchten Genom 593.102 SNPs, die zuvor in einer Datenbank von> 1000 modernen Menschen und> 100 zuvor veröffentlichten antiken Genomen genotypisiert wurden.

Abbildung 2a zeigt die Ergebnisse der Hauptkomponentenmethode. Diese Methode zur Reduzierung der Dimensionalität der Daten ermöglichte die Feststellung, dass es sich bei der uralten Frau, deren Genom untersucht wird, höchstwahrscheinlich um einen westlichen Jäger und Sammler ( WHG ) handelt. Ein Vergleich der Allele * der modernen Menschen und der alten Frau bestätigte ihre Zugehörigkeit zur etablierten Gruppe ( 2b ).

Allele * sind verschiedene Arten desselben Gens, die sich in denselben Regionen homologer Chromosomen befinden. Allele bestimmen die Entwicklungsrichtung eines bestimmten Merkmals.

Diese Ergebnisse werden auch durch die qpAdm-Analyse bestätigt. Diese Analyse zeigt, dass es unmöglich ist, ein einfaches lineares Modell zu verwerfen, das einen 100% igen Ursprung einer alten Frau aus der WHG-Gruppe annimmt, um ein komplexeres Modell zu erhalten ( 2c ).

Um die taxonomische Zusammensetzung nichtmenschlicher Sequenzen in der Stichprobe umfassend zu charakterisieren, wurde MetaPhlan2 verwendet - ein Tool, das speziell für die taxonomische Profilierung von kurzen Sequenzen entwickelt wurde, die mit der Shotgun-Methode * erhalten wurden .

Shotgun-Methode * - Eine Methode zum Sequenzieren langer DNA-Abschnitte, bei der eine zufällige massive Probe geklonter DNA-Fragmente entnommen wird, ermöglicht die Wiederherstellung der ursprünglichen DNA-Sequenz.

Bild Nr. 3

Origami 3a zeigt die Ergebnisse der Hauptkomponentenmethode, bei der die mikrobielle Zusammensetzung der untersuchten Probe mit 689 Profilen von Mikrobiomen aus dem Human Microbiome Project (HMP) verglichen wurde. Es wurde eine Clusterbildung zwischen den Daten aus der Probe und den HMP-Daten festgestellt, das heißt, sie waren in vielerlei Hinsicht sehr ähnlich. Dies ist auch in 3b zu sehen , wo die mikrobielle Zusammensetzung des Harzes im Vergleich zu den ähnlichen der beiden Bodenbilder (der Zaun wurde an einer Stelle aufgenommen) und im Vergleich zu der mikrobiellen Zusammensetzung des modernen Menschen gezeigt wird.

Eine genauere Analyse der mikrobiellen Zusammensetzung ergab das Vorhandensein der Bakterien Neisseria subflava und Rothia mucilaginosa sowie von Porphyromonas gingivalis , Tannerella forsythia und Treponema denticola . Darüber hinaus wurden Spuren des Epstein-Barr-Virus nachgewiesen.

Es wurden auch verschiedene Arten von Streptokokken aus der Mitis- Gruppe identifiziert, darunter Streptococcus viridans und Streptococcus pneumoniae .


Tabelle 1: Eine Liste aller nichtmenschlichen Taxa, die in einer Probe von Birkenharz gefunden wurden.

Das Konsensusgenom wurde aus den S. pneumoniae- gepaarten Basensequenzen rekonstruiert und die Anzahl der heterozygoten Stellen wurde geschätzt. Die Ergebnisse zeigten das Vorhandensein mehrerer Stämme (Bild Nr. 4).


Bild Nr. 4

Um die Virulenz von S. pneumoniae- Stämmen zu bewerten, die aus einem uralten Harz extrahiert wurden, verglichen die Wissenschaftler die Contigs (einen Satz überlappender DNA-Segmente) mit einer vollständigen Datenbank des Virulenzfaktors, die die Identifizierung der bekannten Virulenzgene * S. pneumoniae ermöglicht .

Virulenz * - der Grad der Fähigkeit eines Stammes, einen untersuchten Organismus zu infizieren.

In einer alten Probe wurden 26 Virulenzfaktoren von S. pneumoniae identifiziert, darunter Kapselpolysaccharide (CPS), Streptokokken-Enolase (Eno) und Pneumokokken-Oberflächenantigen A (PsaA).

Die Analyse einer alten Harzprobe zeigte auch das Vorhandensein von Spuren von zwei Pflanzenarten: Birke (Betula pendula) und Haselnuss (Corylus avellana). Außerdem wurden etwa 50.000 Sequenzen gefunden, die zur Stockente (Anas platyrhynchos, Entenart) gehörten.

Um die Nuancen der Studie genauer kennenzulernen, empfehle ich, dass Sie sich den Bericht der Wissenschaftler und weitere Materialien dazu ansehen.

Nachwort

Diese Studie kann angesichts der Menge der erhaltenen Informationen zu Recht als einzigartig bezeichnet werden. Früher konnte das vollständige Genom eines alten Mannes ausschließlich aus seinen Überresten (Knochen und Zähnen) wiederhergestellt werden. In dieser Arbeit gelang es den Wissenschaftlern jedoch, es aus gekautem Birkenharz zu gewinnen.

Sie fanden heraus, dass eine Frau mit dunkler Haut, dunkelbraunem Haar und blauen Augen einen uralten Kaugummi kaute, der 5700 Jahre alt war. Diese Beschreibung des Aussehens bestätigt einmal mehr, dass die hellere Hautpigmentierung bei Bewohnern des westlichen Teils von Eurasien später auftrat. Darüber hinaus sind solche äußeren Merkmale mit denen von Vertretern westlicher Jäger und Sammler vergleichbar, bei denen es sich vermutlich um die Frau handelte, deren Genom aus der Probe gewonnen wurde.

Ein Vorteil des Studiums von gekautem Harz ist, dass es Informationen über die mikrobielle Zusammensetzung der Mundhöhle einer alten Person liefert. Diese Analyse zeigte das Vorhandensein verschiedener Arten von Bakterien ( Neisseria subflava , Rothia mucilaginosa , Porphyromonas gingivalis , Tannerella forsythia und Treponema denticola ). Darüber hinaus wurden Spuren des Epstein-Barr-Virus gefunden, was angesichts der hohen Prävalenz dieses Virus bei modernen Menschen (90-95% der erwachsenen Bevölkerung sind Träger dieses Virus) nicht verwunderlich ist.

Es wurden auch mehrere Arten von Streptokokken aus der Mitis- Gruppe gefunden, einschließlich Streptococcus viridans und Streptococcus pneumoniae .

In Bezug auf die gastronomischen Vorlieben der alten Frau wurden Spuren von Birke, Haselnuss und Enten der Stockentenart durch Auswertung von nicht-menschlichen DNA-Sequenzen gefunden, die auch nicht zu Viren oder Bakterien gehörten. Es ist davon auszugehen, dass diese Pflanzen und Tiere die Grundlage für die Ernährung der alten Menschen dieser Zeit waren. Es besteht jedoch eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die DNA dieser Pflanzen und Tiere in das Harz gelangt ist, da eine uralte Frau sie kurz vor dem Kauen des Harzes konsumiert hat. Mit anderen Worten könnte dies ein Einzelfall sein.

Warum ist Harz eine hervorragende Quelle für alte menschliche DNA? Die Sache ist, dass während des Kauens die DNA aufgrund der aseptischen und hydrophoben Eigenschaften mit dem Harz "versiegelt" und darin gespeichert wird.

In Zukunft planen Wissenschaftler, andere gefundene Proben zu analysieren, um das Leben der alten Menschen besser zu verstehen. Darüber hinaus ermöglicht die mikrobielle Zusammensetzung alter Proben das Verständnis der Entwicklung oraler spezifischer Mikroben und einiger pathogener Mikroorganismen.

Wie dem auch sei, es ist eine unglaubliche Leistung, so viele Informationen über einen Menschen aus einem Stück gekauten Harz zu sammeln, das er vor 5.700 Jahren ausgespuckt hat. Für manche sind Informationen aus der Vergangenheit, insbesondere aus der Ferne, nicht wichtig. Je mehr wir jedoch über unsere Vorfahren wissen, desto mehr verstehen wir uns als real.



Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit, bleiben Sie neugierig und haben Sie ein tolles Wochenende, Jungs! :)

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