Que dira le «chewing-gum» âgé de 5700 ans de la personne qui l'a mâché?

Dans les séries et films de détective, où les médecins légistes jouent le rôle principal dans le moteur de l'intrigue, on peut souvent voir comment une personne qui a laissé ces traces a été identifiée avec succès par un mégot de cigarette ou un chewing-gum collé à une table. Dans la vraie vie, vous pouvez également en apprendre beaucoup sur la gomme à mâcher de la bouche d'une personne. Aujourd'hui, nous allons considérer une étude dans laquelle des scientifiques de l'Université de Copenhague ont découvert lors des fouilles du "chewing-gum", dont l'âge est d'environ 5700 ans. Quelles informations sur une personne les scientifiques pourraient-ils obtenir de leur découverte, sur qui l'ancien chewing-gum pourrait dire, et comment cette étude peut-elle influer sur la lutte contre diverses maladies à l'avenir? Les réponses à ces questions nous attendent dans le rapport des scientifiques. Allons-y.

Base d'étude

Le protagoniste de cette étude est le goudron de bouleau ou le goudron de bouleau. Cette substance noir brunâtre est obtenue en faisant cuire la couche supérieure d'écorce de bouleau (écorce de bouleau) dans un récipient fermé. Dans de telles conditions, le chauffage se produit sans accès à l'oxygène, c'est-à-dire distillation sèche. En cours de chauffage, l'écorce est transformée en goudron.



Dans les temps anciens, ce processus était effectué dans des conteneurs en argile sur le bûcher. Le goudron était utilisé à cette époque, généralement pour traiter les produits en pierre comme colle universelle. Les premières découvertes archéologiques de goudron utilisé par l'homme remontent à la période paléolithique.

Il est logique que le goudron ait été utilisé dans "l'industrie", pour ainsi dire. Cependant, de nombreux morceaux de résine de bouleau ont été trouvés par les archéologues pour trouver des marques de dents. Pourquoi nos ancêtres ont-ils mâché du goudron? Il existe plusieurs théories pour expliquer cela. Premièrement, le goudron durcit rapidement lors du refroidissement; par conséquent, sa mastication pourrait être liée au désir de le chauffer et de le rendre plus doux pour le travail. Il existe une théorie selon laquelle le goudron a été mâché pour réduire la douleur causée par les maladies de la cavité buccale, car le goudron est considéré comme un antiseptique, bien que très faible. De plus, certains chercheurs pensent que ce sont les débuts de l'hygiène dentaire et que le goudron agissait comme une ancienne brosse à dents. Et la théorie la plus drôle, mais non dénuée de sens, est le plaisir. Les anciens pouvaient mâcher de la résine comme ça, c'est-à-dire sans aucune bonne raison.


Faire de la résine de bouleau en pratique.

Il y a beaucoup de spéculations sur le thème de la résine à mâcher par les anciens, mais personne n'a mené d'études qui donnent des résultats concrets. Par conséquent, des scientifiques de l'Université de Copenhague ont décidé d'analyser un morceau de résine mâchée trouvé lors de fouilles dans le sud du Danemark ( 1a ). L'étude de l'échantillon a montré qu'il contient non seulement de l'ADN humain, mais aussi de l'ADN microbien, qui peut en dire plus sur le microbiome de la cavité buccale. De l'ADN végétal a également été trouvé, qui aurait été consommé par un homme ancien avant de mâcher la résine.

L'ADN est si bien conservé que les scientifiques se réjouissent d'avoir réussi à isoler le génome humain complet. Ce fait apparemment insignifiant est en fait une percée en archéologie et en génétique. Le fait est que le génome complet d'une personne ancienne pouvait auparavant être obtenu exclusivement à partir de ses restes (généralement des os).

Résultats de recherche

Ayant reçu des "preuves matérielles", les archéologues ont commencé leur analyse en plusieurs phases pour obtenir les informations les plus complètes sur notre "suspect", qui a mâché de la résine de bouleau.


Image n ° 1

La datation au radiocarbone, qui est effectuée en modifiant la teneur en isotope radioactif 14C dans l'échantillon par rapport aux isotopes stables du carbone, a révélé que l'âge du chewing-gum est de 5858 à 5661 ans ( 1b ). Cela suggère que l'échantillon appartient au début du néolithique. Cette période est aussi appelée «nouvel âge de la pierre», car les produits en pierre sont devenus plus complexes et la technologie du meulage et du perçage des trous est apparue.

L'analyse chimique utilisant la spectroscopie infrarouge avec transformée de Fourier (FTIR) a donné un spectre très similaire à la résine de bouleau moderne. GC / MS (chromatographie en phase gazeuse / spectrométrie de masse) a révélé la présence de triterpènes de bétuline et de lupéol, ce qui est assez courant pour les échantillons prélevés sur du bouleau ( 1c ). Une autre confirmation que l'échantillon est du bouleau était des traces d'acides dicarboxyliques et d'acides gras saturés détectés par le même GC / MS.

Ainsi, les scientifiques ont découvert que l'échantillon est une résine de bouleau âgée de 5858 à 5661 ans (début du néolithique).

À l'étape suivante, un séquençage d'ADN a été effectué, au cours duquel environ 360 millions de séquences de bases d'ADN appariées ont été générées, dont près d'un tiers peut être comparé sans ambiguïté au génome humain de référence (hg19).

Les séquences de bases appariées d'ADN humain ont montré tous les signes inhérents à l'ADN des personnes anciennes: longueurs moyennes assez courtes des fragments, présence fréquente de purines * avant rupture des fils et augmentation de la fréquence des remplacements visibles de cytosine * (C) par de la thymine * (T) aux extrémités 5 'des fragments d'ADN .

La purine * (C ₅ N ₄ H ₄ ) est le représentant le plus simple des imidazo [4,5-d] pyrimidines.

La cytosine * (C ₄ H ₅ N ₃ O) est un composé organique, une base azotée, un dérivé de pyrimidine.

La thymine * (C ₅ H ₆ N ₂ O ₂ ) est un dérivé de pyrimidine, l'une des cinq bases azotées.

Environ 7,3 Go de données ont également été générés concernant des séquences qui ne sont pas humaines.

L'échantillon contenait environ 30% d'ADN humain endogène. Ceci est comparable aux dents et aux os bien préservés des peuples anciens.

Sur la base de la relation entre les séquences de bases appariées correspondant aux chromosomes X et Y, les scientifiques ont pu déterminer le sexe d'un ancien amoureux de la gomme à mâcher - femelle.

Afin de prédire la couleur des cheveux, des yeux et de la peau, les génotypes de quarante et un SNP * , qui sont inclus dans le système HIrisPlex-S , ont été dérivés.

SNP * (polymorphisme mononucléotidique) - différences dans la séquence d'ADN d'un nucléotide dans le génome de représentants d'une espèce ou entre des régions homologues de chromosomes homologues.

Cette analyse a montré que la femme était noire avec des cheveux brun foncé et des yeux bleus.


Image n ° 2

Les scientifiques ont trouvé 593 102 SNP dans le génome étudié, qui étaient auparavant génotypés dans une base de données de> 1000 personnes modernes et> 100 génomes anciens précédemment publiés.

La figure 2a montre les résultats de la méthode des composantes principales. Cette méthode de réduction de la dimensionnalité des données a permis de déterminer que la femme ancienne dont le génome est à l'étude est très probablement une chasseuse-cueilleuse occidentale ( WHG ). Une comparaison des allèles * des gens modernes et de la femme ancienne a confirmé son appartenance au groupe établi ( 2b ).

Les allèles * sont des espèces différentes du même gène situées dans les mêmes régions de chromosomes homologues. Les allèles déterminent la direction du développement d'un trait particulier.

Ces résultats sont également confirmés par l'analyse qpAdm. Cette analyse montre qu'il est impossible de rejeter un modèle linéaire simple, qui suppose 100% d'origine d'une femme ancienne du groupe WHG, pour un modèle plus complexe ( 2c ).

Pour caractériser largement la composition taxonomique des séquences non humaines dans l'échantillon, MetaPhlan2 a été utilisé - un outil spécialement développé pour le profilage taxonomique des séquences courtes obtenues par la méthode du fusil de chasse * .

Shotgun method * - une méthode de séquençage de longues sections d'ADN, lorsque l'obtention d'un échantillon massif aléatoire de fragments d'ADN cloné vous permet de restaurer la séquence d'ADN d'origine.

Image n ° 3

Origami 3a montre les résultats de la méthode des composants principaux, dans laquelle la composition microbienne de l'échantillon étudié a été comparée à 689 profils de microbiomes du Human Microbiome Project (HMP). Un regroupement a été détecté entre les données de l'échantillon et les données HMP, c'est-à-dire qu'elles étaient très similaires à bien des égards. Cela se voit également dans 3b , où la composition microbienne de la résine est montrée en comparaison avec la similaire des deux images du sol (la clôture a été prise au même endroit) et en comparaison avec la composition microbienne de l'homme moderne.

Une analyse plus détaillée de la composition microbienne a montré la présence des bactéries Neisseria subflava et Rothia mucilaginosa , ainsi que Porphyromonas gingivalis , Tannerella forsythia et Treponema denticola . De plus, des traces du virus Epstein-Barr ont été détectées.

Plusieurs espèces de streptocoques appartenant au groupe Mitis ont également été identifiées, dont Streptococcus viridans et Streptococcus pneumoniae .


Tableau 1: Liste de tous les taxons non humains trouvés dans un échantillon de résine de bouleau.

Le génome consensus a été reconstruit à partir des séquences de bases appariées de S. pneumoniae et le nombre de sites hétérozygotes a été estimé. Les résultats ont montré la présence de plusieurs souches (image n ° 4).


Image n ° 4

Pour évaluer la virulence des souches de S. pneumoniae extraites d'une résine ancienne, les scientifiques ont comparé les contigs (un ensemble de segments d'ADN qui se chevauchent) avec une base de données complète du facteur de virulence, ce qui permet l'identification des gènes de virulence connus * S. pneumoniae .

Virulence * - le degré de capacité d'une souche à infecter un organisme étudié.

26 facteurs de virulence de S. pneumoniae ont été identifiés dans un échantillon ancien, y compris les polysaccharides capsulaires (CPS), l'énolase streptococcique (Eno) et l'antigène de surface pneumococcique A (PsaA).

L'analyse d'un ancien échantillon de résine a également montré la présence de traces de deux espèces végétales: le bouleau (Betula pendula) et la noisette (Corylus avellana). De plus, environ 50 000 séquences appartenant au canard colvert (Anas platyrhynchos, espèce de canard) ont été trouvées.

Pour une connaissance plus détaillée des nuances de l'étude, je vous recommande de consulter le rapport des scientifiques et les documents supplémentaires qui s'y rapportent.

Épilogue

Cette étude peut à juste titre être qualifiée d'unique, compte tenu de la quantité d'informations reçues. Auparavant, le génome complet d'un homme ancien pouvait être restauré exclusivement à partir de ses restes (os et dents), mais dans ce travail, les scientifiques ont réussi à l'obtenir à partir de résine de bouleau mâchée.

Ils ont découvert qu'une femme à la peau foncée, aux cheveux bruns foncés et aux yeux bleus mâchait un chewing-gum ancien de 5700 ans. Cette description de l'apparence confirme une fois de plus que la pigmentation de la peau plus claire chez les résidents de la partie ouest de l'Eurasie a commencé à apparaître plus tard. De plus, ces caractéristiques externes sont comparables à celles des représentants des chasseurs-cueilleurs occidentaux, qui était vraisemblablement la femme dont le génome a été obtenu à partir de l'échantillon.

Un plus de l'étude de la résine mâchée est qu'elle fournit des informations sur la composition microbienne de la cavité buccale d'une personne ancienne. Cette analyse a montré la présence de plusieurs types de bactéries ( Neisseria subflava , Rothia mucilaginosa , Porphyromonas gingivalis , Tannerella forsythia et Treponema denticola ). De plus, des traces du virus Epstein-Barr ont été trouvées, ce qui n'est pas surprenant, compte tenu de la forte prévalence de ce virus chez les personnes modernes (90 à 95% de la population adulte en sont porteuses).

Plusieurs espèces de streptocoques du groupe Mitis ont également été trouvées, dont Streptococcus viridans et Streptococcus pneumoniae .

En ce qui concerne les préférences gastronomiques de la femme ancienne, des traces de bouleau, de noisette et de canard de l'espèce colvert ont été trouvées en évaluant des séquences d'ADN non humain qui n'appartenaient pas non plus à des virus ou à des bactéries. On peut supposer que ces plantes et animaux étaient à la base de la nourriture des anciens de cette période. Cependant, il y a une forte probabilité que l'ADN de ces plantes et animaux pénètre dans la résine, car une ancienne femme les a consommés peu de temps avant de mâcher la résine. En d'autres termes, cela pourrait être un cas isolé.

Pourquoi la résine est-elle une excellente source d'ADN humain ancien? Le fait est que pendant la mastication, l'ADN est "scellé" avec la résine et stocké en elle, en raison de propriétés aseptiques et hydrophobes.

À l'avenir, les scientifiques prévoient d'analyser d'autres échantillons trouvés, ce qui aidera à mieux comprendre la vie des anciens. De plus, la composition microbienne d'échantillons anciens nous permet de comprendre l'évolution des microbes oraux spécifiques et de certains micro-organismes pathogènes.

Quoi qu'il en soit, rassembler autant d'informations sur une personne à partir d'un morceau de résine mâchée qu'il a craché il y a 5 700 ans est une réalisation incroyable. Pour certains, les informations du passé, surtout si loin, ne sont pas importantes. Cependant, en fait, plus nous en savons sur nos ancêtres, plus nous nous comprenons comme réels.



Merci de votre attention, restez curieux et passez un bon week-end à tous, les gars! :)

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