Apa yang akan dikatakan "permen karet" usia 5700 tahun tentang orang yang mengunyahnya?

Dalam seri dan film detektif, di mana para ilmuwan forensik memainkan peran utama dalam mesin plot, kita sering dapat melihat bagaimana seseorang yang meninggalkan jejak ini berhasil diidentifikasi oleh puntung rokok atau permen karet yang menempel di meja. Dalam kehidupan nyata, Anda juga bisa belajar banyak tentang mengunyah permen karet dari mulut seseorang. Hari ini kita akan mempertimbangkan studi di mana para ilmuwan dari University of Copenhagen menemukan selama penggalian "permen karet", yang usianya sekitar 5.700 tahun. Informasi apa tentang seseorang yang dapat diperoleh para ilmuwan dari penemuan mereka, tentang siapa yang dapat diketahui oleh permen kunyah kuno, dan bagaimana penelitian ini dapat memengaruhi perang melawan berbagai penyakit di masa depan? Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini menunggu kita dalam laporan para ilmuwan. Ayo pergi.

Dasar studi

Protagonis dari penelitian ini adalah birch tar atau birch tar. Zat hitam kecoklatan ini diperoleh dengan memasak lapisan atas kulit kayu birch (kulit kayu birch) dalam wadah tertutup. Dalam kondisi seperti itu, pemanasan terjadi tanpa akses oksigen, mis. distilasi kering. Dalam proses pemanasan, kulit diubah menjadi tar.



Pada zaman kuno, proses ini dilakukan dalam wadah tanah liat di tiang pancang. Tar digunakan pada masa itu, biasanya untuk mengolah produk batu sebagai lem universal. Temuan arkeologis pertama tar yang digunakan manusia berasal dari periode Paleolitik.

Adalah logis bahwa tar digunakan dalam "industri", jadi untuk berbicara. Namun, banyak kepingan birch telah ditemukan oleh para arkeolog untuk menemukan bekas gigi. Mengapa nenek moyang kita mengunyah tar? Ada beberapa teori untuk menjelaskan hal ini. Pertama, tar dengan cepat mengeras saat didinginkan, oleh karena itu, kunyahnya dapat dihubungkan dengan keinginan untuk memanaskannya dan membuatnya lebih lunak untuk bekerja. Ada teori bahwa tar dikunyah untuk mengurangi rasa sakit yang disebabkan oleh penyakit rongga mulut, karena tar dianggap antiseptik, meskipun sangat lemah. Juga, beberapa peneliti percaya bahwa ini adalah awal dari kebersihan gigi, dan tar bertindak sebagai sikat gigi kuno. Dan teori paling lucu, tetapi bukan tanpa makna, adalah kesenangan. Orang kuno bisa mengunyah resin begitu saja, mis. tanpa alasan yang bagus


Membuat birch dalam praktek.

Ada banyak spekulasi tentang topik mengunyah resin oleh orang-orang kuno, tetapi tidak ada yang melakukan penelitian yang memberikan hasil nyata. Oleh karena itu, para ilmuwan dari Universitas Kopenhagen memutuskan untuk menganalisis sepotong resin yang dikunyah yang ditemukan selama penggalian di Denmark selatan ( 1a ). Studi sampel menunjukkan bahwa itu tidak hanya mengandung DNA manusia, tetapi juga DNA mikroba, yang dapat memberi tahu lebih banyak tentang mikrobioma rongga mulut. DNA tanaman juga ditemukan, yang tampaknya dikonsumsi oleh pria purba sebelum mengunyah resin.

DNA terpelihara dengan sangat baik, para ilmuwan bersukacita karena mereka berhasil mengisolasi genom manusia yang lengkap. Fakta yang tampaknya tidak penting ini sebenarnya merupakan terobosan dalam arkeologi dan genetika. Faktanya adalah bahwa genom lengkap dari orang kuno sebelumnya dapat diperoleh secara eksklusif dari jenazahnya (biasanya tulang).

Hasil penelitian

Setelah menerima "bukti material", para arkeolog memulai analisis bertahap untuk mendapatkan informasi paling lengkap tentang "tersangka" kami, yang mengunyah resin birch.


Gambar No. 1

Penanggalan radiokarbon, yang dilakukan dengan mengubah kandungan isotop radioaktif 14C dalam sampel relatif terhadap isotop karbon yang stabil, mengungkapkan bahwa usia permen karet adalah dari 5858 menjadi 5661 tahun ( 1b ). Ini menunjukkan bahwa sampel milik periode Neolitik awal. Periode ini juga disebut "zaman batu baru", karena produk batu menjadi lebih kompleks, dan teknologi lubang penggilingan dan pengeboran muncul.

Analisis kimia menggunakan spektroskopi inframerah dengan Fourier transform (FTIR) memberikan spektrum yang sangat mirip dengan resin birch modern. GC / MS (kromatografi gas / spektrometri massa) mengungkapkan adanya betulin dan luteol triterpen, yang cukup umum untuk sampel yang diambil dari birch ( 1c ). Konfirmasi lebih lanjut bahwa sampel adalah birch, adalah jejak asam dicarboxylic dan asam lemak jenuh yang terdeteksi oleh GC / MS yang sama.

Dengan demikian, para ilmuwan telah menemukan bahwa sampelnya adalah resin birch berusia 5858 hingga 5661 tahun (awal Neolitik).

Pada tahap berikutnya, sekuensing DNA dilakukan, di mana sekitar 360 juta sekuens pangkalan DNA berpasangan dihasilkan, hampir sepertiga darinya dapat secara jelas dibandingkan dengan genom manusia referensi (hg19).

Urutan basa berpasangan dari DNA manusia menunjukkan semua tanda yang melekat pada DNA orang kuno: panjang fragmen rata-rata yang cukup pendek, seringnya purin * sebelum pecahnya helai dan peningkatan frekuensi penggantian kasin yang terlihat * (C) dengan timin * (T) pada ujung fragmen DNA 5'-ujung .

Purin * (C ₅ N ₄ H ₄ ) adalah perwakilan paling sederhana dari imidazo [4,5-d] pirimidin.

Sitosin * (C ₄ H ₅ N ₃ O) adalah senyawa organik, basa nitrogen, turunan pirimidin.

Timin * (C ₅ H ₆ N ₂ O ₂ ) adalah turunan pirimidin, salah satu dari lima basa nitrogen.

Sekitar 7,3 GB data juga dihasilkan mengenai urutan yang bukan manusia.

Sampel mengandung sekitar 30% dari DNA manusia endogen. Ini sebanding dengan gigi dan tulang manusia kuno yang terawat baik.

Berdasarkan hubungan antara urutan pasangan berpasangan yang sesuai dengan kromosom X dan Y, para ilmuwan dapat menentukan jenis kelamin kekasih kuno permen karet - wanita.

Untuk memprediksi warna rambut, mata, dan kulit, genotipe untuk empat puluh satu SNP * , yang termasuk dalam sistem HIrisPlex-S , diturunkan.

SNP * (polimorfisme nukleotida tunggal) - perbedaan dalam urutan DNA nukleotida tunggal dalam genom perwakilan spesies yang sama atau antara daerah homolog kromosom homolog.

Analisis ini menunjukkan bahwa wanita itu berkulit hitam dengan rambut cokelat gelap dan mata biru.


Gambar No. 2

Para ilmuwan menemukan 593.102 SNP dalam genom yang diteliti, yang sebelumnya di-genotip dalam database> 1000 orang modern dan> 100 genom kuno yang diterbitkan sebelumnya.

Gambar 2a menunjukkan hasil dari metode komponen utama. Metode mengurangi dimensi data ini memungkinkan untuk menentukan bahwa wanita purba yang genomnya diteliti kemungkinan besar adalah pemburu-pengumpul Barat ( WHG ). Perbandingan alel * dari orang-orang modern dan wanita kuno menegaskan bahwa dia termasuk dalam kelompok mapan ( 2b ).

Alel * adalah spesies berbeda dari gen yang sama yang terletak di wilayah kromosom homolog yang sama. Alel menentukan arah pengembangan suatu sifat tertentu.

Hasil ini juga dikonfirmasi oleh analisis qpAdm. Analisis ini menunjukkan bahwa tidak mungkin untuk membuang model linier sederhana, yang mengasumsikan 100% asal seorang wanita kuno dari kelompok WHG, demi model yang lebih kompleks ( 2c ).

Untuk mengkarakterisasi secara luas komposisi taksonomi dari sekuens non-manusia dalam sampel, MetaPhlan2 digunakan - alat yang dikembangkan secara khusus untuk profil taksonomi sekuens pendek yang diperoleh dengan metode shotgun * .

Metode shotgun * - metode sekuensing bagian panjang DNA, ketika memperoleh sampel acak besar fragmen DNA kloning memungkinkan Anda untuk mengembalikan urutan DNA asli.

Gambar No. 3

Origami 3a menunjukkan hasil metode komponen utama, di mana komposisi mikroba dari sampel yang diteliti dibandingkan dengan 689 profil mikrobioma dari Human Microbiome Project (HMP). Clustering terdeteksi antara data dari sampel dan data HMP, yaitu mereka sangat mirip dalam banyak hal. Ini juga terlihat pada 3b , di mana komposisi mikroba dari resin diperlihatkan dibandingkan dengan dua gambar tanah yang serupa (pagar diambil di satu tempat) dan dibandingkan dengan komposisi mikroba manusia modern.

Analisis yang lebih rinci tentang komposisi mikroba menunjukkan adanya bakteri Neisseria subflava dan Rothia mucilaginosa , serta Porphyromonas gingivalis , Tannerella forsythia dan Treponema denticola . Selain itu, jejak virus Epstein-Barr terdeteksi.

Beberapa spesies streptokokus yang termasuk dalam kelompok Mitis juga telah diidentifikasi, termasuk Streptococcus viridans dan Streptococcus pneumoniae .


Tabel 1: Daftar semua taksa non-manusia yang ditemukan dalam sampel resin birch.

Genom konsensus direkonstruksi dari urutan dasar pasangan S. pneumoniae dan jumlah situs heterozigot diperkirakan. Hasil penelitian menunjukkan adanya beberapa strain (gambar No. 4).


Gambar No. 4

Untuk mengevaluasi virulensi strain S. pneumoniae yang diekstraksi dari resin kuno, para ilmuwan membandingkan contigs (satu set segmen DNA yang tumpang tindih) dengan database lengkap faktor virulensi, yang memungkinkan identifikasi gen virulensi yang dikenal * S. pneumoniae .

Virulensi * - tingkat kemampuan strain untuk menginfeksi organisme yang diteliti.

26 faktor virulensi S. pneumoniae diidentifikasi dalam sampel kuno, termasuk polisakarida kapsuler (CPS), streptococcal enolase (Eno) dan antigen permukaan pneumokokus A (PsaA).

Analisis sampel resin kuno juga menunjukkan adanya jejak dua spesies tanaman di dalamnya: birch (Betula pendula) dan hazelnut (Corylus avellana). Selain itu, sekitar 50.000 urutan ditemukan milik Mallard (Anas platyrhynchos, spesies bebek).

Untuk seorang kenalan yang lebih mendetail dengan nuansa penelitian ini, saya sarankan Anda melihat laporan para ilmuwan dan bahan tambahan untuk itu.

Epilog

Studi ini dapat dengan tepat disebut unik, mengingat jumlah informasi yang diterima. Sebelumnya, genom lengkap seorang lelaki purba dapat dipulihkan secara eksklusif dari jenazahnya (tulang dan gigi), tetapi dalam karya ini, para ilmuwan berhasil mendapatkannya dari resin birch yang dikunyah.

Mereka menemukan bahwa seorang wanita dengan kulit gelap, rambut cokelat gelap dan mata biru mengunyah permen karet kuno berusia 5.700 tahun. Deskripsi penampilan ini sekali lagi menegaskan bahwa pigmentasi kulit yang lebih ringan di antara penghuni bagian barat Eurasia mulai muncul kemudian. Selain itu, karakteristik eksternal tersebut dapat dibandingkan dengan perwakilan dari pemburu-pengumpul Barat, yang, mungkin, adalah wanita yang genomnya diperoleh dari sampel.

Kelebihan dari belajar mengunyah resin adalah memberikan informasi tentang komposisi mikroba rongga mulut orang purba. Analisis ini menunjukkan adanya beberapa jenis bakteri ( Neisseria subflava , Rothia mucilaginosa , Porphyromonas gingivalis , Tannerella forsythia dan Treponema denticola ). Selain itu, jejak virus Epstein-Barr ditemukan, yang tidak mengejutkan, mengingat tingginya prevalensi virus ini di antara orang modern (90-95% dari populasi orang dewasa adalah pembawa virus itu).

Beberapa spesies streptokokus dari kelompok Mitis juga telah ditemukan, termasuk Streptococcus viridans dan Streptococcus pneumoniae .

Mengenai preferensi gastronomi wanita purba, jejak birch, hazelnut dan bebek dari spesies mallard ditemukan dengan menilai sekuens DNA non-manusia yang juga bukan milik virus atau bakteri. Dapat diasumsikan bahwa tumbuhan dan hewan ini adalah dasar makanan orang-orang kuno pada masa itu. Namun, ada kemungkinan besar bahwa DNA tanaman dan hewan ini masuk ke dalam resin, karena seorang wanita kuno mengkonsumsinya sesaat sebelum mengunyah resin. Dengan kata lain, ini bisa menjadi kasus yang terisolasi.

Mengapa resin merupakan sumber yang sangat baik untuk DNA manusia purba? Masalahnya adalah bahwa selama mengunyah, DNA "disegel" dengan resin dan disimpan di dalamnya, karena sifat aseptik dan hidrofobik.

Di masa depan, para ilmuwan berencana untuk menganalisis sampel lain yang ditemukan, yang akan membantu untuk lebih memahami kehidupan orang kuno. Selain itu, komposisi mikroba dari sampel kuno memungkinkan kita untuk memahami evolusi mikroba spesifik-oral dan beberapa mikroorganisme patogen.

Meski begitu, mengumpulkan begitu banyak informasi tentang seseorang dari sepotong resin yang dikunyah yang dia keluarkan 5.700 tahun yang lalu adalah pencapaian yang luar biasa. Bagi sebagian orang, informasi dari masa lalu, terutama sejauh ini, tidak penting. Namun, pada kenyataannya, semakin kita tahu tentang leluhur kita, semakin kita memahami diri kita sebagai nyata.



Terima kasih atas perhatian Anda, tetap penasaran dan selamat berakhir pekan, semuanya! :)

Sedikit iklan :)

Terima kasih telah tinggal bersama kami. Apakah Anda suka artikel kami? Ingin melihat materi yang lebih menarik? Dukung kami dengan melakukan pemesanan atau merekomendasikan kepada teman Anda VPS berbasis cloud untuk pengembang mulai $ 4,99 , analog unik dari server entry-level yang diciptakan oleh kami untuk Anda: Seluruh kebenaran tentang VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps mulai dari $ 19 atau cara membagi server? (opsi tersedia dengan RAID1 dan RAID10, hingga 24 core dan hingga 40GB DDR4).

Dell R730xd 2 kali lebih murah di pusat data Equinix Tier IV di Amsterdam? Hanya kami yang memiliki 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV dari $ 199 di Belanda! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - mulai dari $ 99! Baca tentang Cara Membangun Infrastruktur Bldg. kelas menggunakan server Dell R730xd E5-2650 v4 seharga 9.000 euro untuk satu sen?