O que o "chiclete" de 5700 anos vai dizer sobre a pessoa que o mastigou?

Nas séries e filmes de detetives, onde os cientistas forenses desempenham o papel principal no mecanismo de plotagem, pode-se ver com frequência como uma pessoa que deixou esses vestígios foi identificada com sucesso por uma ponta de cigarro ou chiclete colada em uma mesa. Na vida real, você também pode aprender muito sobre mascar chiclete na boca de uma pessoa. Hoje vamos considerar um estudo em que cientistas da Universidade de Copenhague descobriram durante as escavações "chiclete", cuja idade é de aproximadamente 5700 anos. Que informações sobre uma pessoa os cientistas poderiam obter de sua descoberta, sobre quem o chiclete antigo poderia contar e como esse estudo pode afetar a luta contra várias doenças no futuro? As respostas para essas perguntas nos aguardam no relatório dos cientistas. Vamos lá

Base de estudo

O protagonista deste estudo é o alcatrão de bétula ou o alcatrão de bétula. Esta substância preto-acastanhado é obtida por cozimento da camada superior da casca de bétula (casca de bétula) em um recipiente fechado. Sob tais condições, o aquecimento ocorre sem acesso ao oxigênio, ou seja, destilação seca. No processo de aquecimento, a casca é convertida em alcatrão.



Nos tempos antigos, esse processo era realizado em recipientes de argila na fogueira. O alcatrão era usado naqueles dias, geralmente para processar produtos de pedra como uma cola universal. Os primeiros achados arqueológicos de alcatrão usados ​​pelo homem datam do período paleolítico.

É lógico que o alcatrão foi usado na "indústria", por assim dizer. No entanto, muitos pedaços de resina de bétula foram encontrados pelos arqueólogos para encontrar marcas de dentes. Por que nossos ancestrais mascaram alcatrão? Existem várias teorias para explicar isso. Em primeiro lugar, o alcatrão endurece rapidamente após o resfriamento; portanto, sua mastigação pode ser conectada ao desejo de aquecê-lo e torná-lo mais suave para o trabalho. Existe uma teoria de que o alcatrão foi mastigado para reduzir a dor causada por doenças da cavidade oral, uma vez que o alcatrão é considerado um anti-séptico, embora muito fraco. Além disso, alguns pesquisadores acreditam que esses foram os primórdios da higiene dental e o alcatrão agia como uma escova de dentes antiga. E a teoria mais engraçada, mas não sem sentido, é o prazer. Os povos antigos podiam mascar resina assim, isto é, sem nenhuma boa razão.


Fazendo resina de bétula na prática.

Existem muitas especulações sobre o tema da resina de mascar por pessoas antigas, mas ninguém realizou estudos que dão resultados concretos. Portanto, cientistas da Universidade de Copenhague decidiram analisar um pedaço de resina mastigada encontrada durante escavações no sul da Dinamarca ( 1a ). O estudo da amostra mostrou que ela contém não apenas DNA humano, mas também DNA microbiano, o que pode dizer mais sobre o microbioma da cavidade oral. Também foi encontrado o DNA da planta, que aparentemente foi consumido por um homem antigo antes de mastigar a resina.

O DNA é tão bem preservado que os cientistas se alegram por terem conseguido isolar o genoma humano completo. Esse fato aparentemente insignificante é, na verdade, um avanço em arqueologia e genética. O fato é que o genoma completo de uma pessoa antiga poderia ser obtido anteriormente exclusivamente a partir de seus restos mortais (geralmente ossos).

Resultados da pesquisa

Tendo recebido "evidência material", os arqueólogos iniciaram sua análise em fases para obter as informações mais completas sobre nosso "suspeito", que mascava resina de bétula.


Imagem Nº 1

A datação por radiocarbono, que é realizada alterando o conteúdo do isótopo radioativo 14C na amostra em relação aos isótopos estáveis ​​de carbono, revelou que a idade da goma de mascar é de 5858 a 5661 anos ( 1b ). Isso sugere que a amostra pertence ao período neolítico inicial. Esse período também é chamado de "nova era da pedra", uma vez que os produtos de pedra se tornaram mais complexos e surgiu a tecnologia de retificação e perfuração de furos.

A análise química usando espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) deu um espectro muito semelhante à resina de bétula moderna. O GC / MS (cromatografia gasosa / espectrometria de massa) revelou a presença de triterpenos de betulina e lupeol, o que é bastante comum em amostras colhidas de bétula ( 1c ). Confirmação adicional de que a amostra é de bétula, foram detectados vestígios de ácidos dicarboxílicos e ácidos graxos saturados pelo mesmo GC / MS.

Assim, os cientistas descobriram que a amostra é uma resina de bétula com idades entre 5858 e 5661 anos (neolítico inicial).

No estágio seguinte, foi realizada a sequência de DNA, durante a qual foram geradas cerca de 360 ​​milhões de seqüências de bases de DNA emparelhadas, quase um terço das quais pode ser inequivocamente comparado com o genoma humano de referência (hg19).

As seqüências de bases pareadas do DNA humano mostraram todos os sinais inerentes ao DNA dos povos antigos: comprimentos médios razoavelmente curtos dos fragmentos, presença frequente de purinas * antes da ruptura dos fios e aumento da frequência de substituições visíveis da citosina * (C) pela timina * (T) nas extremidades 5 'dos ​​fragmentos de DNA .

Purina * ( C5N4H4 ) é o representante mais simples de imidazo [4,5-d] pirimidinas.

A citosina * ( C4H5N3O ) é um composto orgânico, uma base nitrogenada, um derivado da pirimidina.

A timina * ( C5H6N2O2 ) é um derivado da pirimidina, uma das cinco bases nitrogenadas.

Também foram gerados cerca de 7,3 GB de dados sobre sequências que não são humanas.

A amostra continha aproximadamente 30% de DNA humano endógeno. Isso é comparável aos dentes e ossos bem preservados dos povos antigos.

Com base na relação entre as seqüências de bases emparelhadas correspondentes aos cromossomos X e Y, os cientistas foram capazes de determinar o sexo de um antigo amante de chiclete - fêmea.

Para prever a cor do cabelo, olhos e pele, derivaram-se genótipos para 41 SNPs * , incluídos no sistema HIrisPlex-S .

SNP * (polimorfismo de nucleotídeo único) - diferenças em uma sequência de DNA de nucleotídeo único no genoma de representantes da mesma espécie ou entre regiões homólogas de cromossomos homólogos.

Essa análise mostrou que a mulher era negra, com cabelos castanhos escuros e olhos azuis.


Imagem No. 2

Os cientistas encontraram 593.102 SNPs no genoma estudado, que foram previamente genotipados em um banco de dados de> 1000 pessoas modernas e> 100 genomas antigos publicados anteriormente.

A Figura 2a mostra os resultados do método do componente principal. Esse método de redução da dimensionalidade dos dados tornou possível determinar que a mulher antiga cujo genoma está sendo estudado provavelmente é uma caçadora-coletora ocidental ( WHG ). Uma comparação dos alelos * das pessoas modernas e da mulher antiga confirmou sua pertença ao grupo estabelecido ( 2b ).

Alelos * são espécies diferentes do mesmo gene localizadas nas mesmas regiões dos cromossomos homólogos. Alelos determinam a direção do desenvolvimento de uma característica específica.

Esses resultados também são confirmados pela análise qpAdm. Essa análise mostra que é impossível descartar um modelo linear simples, que assume 100% de origem de uma mulher antiga do grupo WHG, em prol de um modelo mais complexo ( 2c ).

Para caracterizar amplamente a composição taxonômica de seqüências não humanas na amostra, foi utilizado o MetaPhlan2 - uma ferramenta especialmente desenvolvida para o perfil taxonômico de sequências curtas obtidas pelo método shotgun * .

Método Shotgun * - um método de sequenciar longas seções de DNA, ao obter uma amostra maciça aleatória de fragmentos de DNA clonado, permite restaurar a sequência de DNA original.

Imagem No. 3

O Origami 3a mostra os resultados do método dos componentes principais, no qual a composição microbiana da amostra em estudo foi comparada com 689 perfis de microbiomas do Human Microbiome Project (HMP). O cluster foi detectado entre os dados da amostra e os dados do HMP, ou seja, eles eram muito semelhantes de várias maneiras. Isso também é visto em 3b , onde a composição microbiana da resina é mostrada em comparação com a similar das duas imagens do solo (a cerca foi tirada em um só lugar) e em comparação com a composição microbiana do homem moderno.

Uma análise mais detalhada da composição microbiana mostrou a presença de bactérias Neisseria subflava e Rothia mucilaginosa , além de Porphyromonas gingivalis , Tannerella forsythia e Treponema denticola . Além disso, foram detectados traços do vírus Epstein-Barr.

Várias espécies de estreptococos pertencentes ao grupo Mitis também foram identificadas, incluindo Streptococcus viridans e Streptococcus pneumoniae .


Tabela 1: Uma lista de todos os táxons não humanos encontrados em uma amostra de resina de bétula.

O genoma de consenso foi reconstruído a partir das seqüências de bases pareadas de S. pneumoniae e o número de sítios heterozigotos foi estimado. Os resultados mostraram a presença de várias cepas (imagem nº 4).


Imagem No. 4

Para avaliar a virulência de cepas de S. pneumoniae extraídas de uma resina antiga, os cientistas compararam os contigs (um conjunto de segmentos de DNA sobrepostos) com um banco de dados completo do fator de virulência, que permite a identificação dos genes de virulência conhecidos * S. pneumoniae .

Virulência * - o grau de capacidade de uma cepa infectar um organismo estudado.

26 fatores de virulência de S. pneumoniae foram identificados em uma amostra antiga, incluindo polissacarídeos capsulares (CPS), enolase estreptocócica (Eno) e antígeno pneumocócico de superfície A (PsaA).

A análise de uma amostra antiga de resina também mostrou a presença de traços de duas espécies vegetais: bétula (Betula pendula) e avelã (Corylus avellana). Além disso, foram encontradas cerca de 50.000 seqüências que pertenciam ao pato-real (Anas platyrhynchos, espécies de patos).

Para um conhecimento mais detalhado das nuances do estudo, recomendo que você analise o relatório dos cientistas e materiais adicionais .

Epílogo

Este estudo pode ser chamado de único, dada a quantidade de informações recebidas. Anteriormente, o genoma completo de um homem antigo podia ser restaurado exclusivamente a partir de seus restos mortais (ossos e dentes); no entanto, neste trabalho, os cientistas conseguiram obtê-lo com resina de bétula mastigada.

Eles descobriram que uma mulher com pele escura, cabelos castanhos escuros e olhos azuis mastigava um chiclete antigo de 5700 anos de idade. Esta descrição da aparência confirma mais uma vez que a pigmentação da pele mais clara entre os residentes da parte ocidental da Eurásia começou a aparecer mais tarde. Além disso, essas características externas são comparáveis ​​às dos representantes dos caçadores-coletores ocidentais, que, presumivelmente, pertenciam a uma mulher cujo genoma foi obtido a partir da amostra.

Uma vantagem de estudar a resina mastigada é que ela fornece informações sobre a composição microbiana da cavidade oral de uma pessoa antiga. Esta análise mostrou a presença de vários tipos de bactérias ( Neisseria subflava , Rothia mucilaginosa , Porphyromonas gingivalis , Tannerella forsythia e Treponema denticola ). Além disso, foram encontrados traços do vírus Epstein-Barr, o que não é surpreendente, dada a alta prevalência desse vírus entre as pessoas modernas (90-95% da população adulta são portadoras do vírus).

Várias espécies de estreptococos do grupo Mitis também foram encontradas, incluindo Streptococcus viridans e Streptococcus pneumoniae .

Em relação às preferências gastronômicas da mulher antiga, foram encontrados traços de bétula, avelã e patos das espécies de pato-real, avaliando-se seqüências de DNA não humanas que também não pertenciam a vírus ou bactérias. Pode-se supor que essas plantas e animais foram a base da comida dos povos antigos daquele período. No entanto, existe uma alta probabilidade de que o DNA dessas plantas e animais tenha entrado na resina, uma vez que uma mulher antiga os consumiu pouco antes de mastigar a resina. Em outras palavras, esse pode ser um caso isolado.

Por que a resina é uma excelente fonte de DNA humano antigo? O fato é que, durante a mastigação, o DNA é "selado" com a resina e armazenado nela, devido a propriedades assépticas e hidrofóbicas.

No futuro, os cientistas planejam analisar outras amostras encontradas, o que ajudará a entender melhor a vida dos povos antigos. Além disso, a composição microbiana de amostras antigas nos permite entender a evolução de micróbios orais específicos e alguns microorganismos patogênicos.

Seja como for, reunir tanta informação sobre uma pessoa a partir de um pedaço de resina mastigada que cuspiu 5.700 anos atrás é uma conquista incrível. Para alguns, informações do passado, especialmente tão distantes, não são importantes. No entanto, de fato, quanto mais sabemos sobre nossos ancestrais, mais nos entendemos como reais.



Obrigado pela atenção, fique curioso e tenha um ótimo final de semana a todos, pessoal! :)

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