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波罗的海5700年前石器时代的桦木沥青“口香糖”上的小女孩DNA诉说着奇妙故事

艺术家绘制的「劳拉」重建图,她于5700年前居住在波罗的海的一座岛上。 IMAGE BY TOM BJÖRKLUND

艺术家绘制的「劳拉」重建图,她于5700年前居住在波罗的海的一座岛上。 IMAGE BY TOM BJÖRKLUND

劳拉在公元前3700年左右咀嚼过又吐掉的桦木沥青。 PHOTOGRAPH BY THEIS JENSEN

劳拉在公元前3700年左右咀嚼过又吐掉的桦木沥青。 PHOTOGRAPH BY THEIS JENSEN

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:KRISTIN ROMEY 编译:石颐珊):史上头一遭,科学家从5700年前的唾液中,定序出一名古代采集狩猎者的完整基因体,以及他体内的微生物世界。

她于公元前3700年左右居住在波罗的海的一座岛上,有乳糖不耐症且可能饱受牙周病之苦,而且死亡不久前吃的一餐内容包括鸭肉与榛果。 就像众多古代欧洲的狩猎采集者一样,他可能生着蓝色双眸与深色皮肤和头发。

然而,关于研究者称之为劳拉的这个人,我们所不知道的是她活了多久──或甚至在何时何地死去──因为有关劳拉的一切情报,都来自于从一小块树的沥青上捕捉到的DNA,这块树的沥青在5700年前左右被她嚼过后吐出。

12月中旬出版的《自然通讯》(Nature Communications)期刊揭露了这幅特殊的基因影像,代表科学家首次能利用实体遗骸之外的「非人体材料」,重建出一份来自遥远过去的完整人类基因体。

除了劳拉的基因故事,这支跨国研究团队也成功辨识出她死亡不久前食用过的植物与动物DNA,以及住在她嘴巴里的无数微生物DNA──统称为她的口腔微生物群系。

「这是我们第一次从(人类)骨头以外的东西获得完整古代人类基因体,这件事本身就相当重要了。 」汉尼斯‧施罗德(Hannes Schroeder)说道,他是哥本哈根大学(University of Copenhagen)全球研究所的演化基因体学副教授,也是研究共同作者。 「这个材料令人兴奋之处,在于你可以同时从上面取得微生物的DNA。 」

我们对于人体微生物群系的科学知识尚处于非常早期的阶段,而研究人员正开始了解它对我们的健康扮演了什么重要角色。 我们身体中微生物群系的变化可能影响跟健康有关的所有层面,包括对感染的易感性和心脏病,甚至行为也可能受到影响。

既然能够为古代DNA以及这名个体的微生物群系定序,施罗德说,研究人员将可了解人体内的微生物群系如何随着时间演化──例如能揭露数千年前由狩猎采集转为农耕导致的饮食变化,是如何不论好坏地改变了我们体内的微生物群系。

石器时代的「口香糖」

桦木沥青(又称焦油)是一种将桦木树皮加热所得的胶状物质,在欧洲至少从中更新世(约75万年前至12万5000年前)就开始用它来将石刃固定在握柄上。 考古学家已经在制作工具的古代遗址发现过印着人类齿痕的沥青团块,他们猜测古人在使用以前可能藉由咀嚼来软化沥青。 由于桦木树皮具有抗菌的特性,桦木沥青也可能曾经被当作医药使用。

在未发现遗骸的遗址里,嚼过的沥青有时是唯一能显示此处曾有人类活动的指针,而考古学家长久以来都在猜测,或许这些不起眼的沥青块可以当作取得古代DNA的来源。 然而直到最近,他们才有工具可以从大家称之为古代口香糖的沥青块上萃取出基因体数据。

今年稍早,考古学家从一块1万年前被咀嚼过的桦木沥青上,定序出几组几乎完整的人类基因体,这块沥青是30年前从瑞典的胡塞比克莱夫遗址(Huseby Klev)出土。 「这些遗物已经公开好一段时间了。 」娜塔利亚. 卡舒巴(Natalija Kashuba)说道,他是乌普色拉大学(Uppsala University)考古学与古代史学系的博士生,也是胡塞比克莱夫研究的第一作者。 「只是它们之前没受到瞩目而已。 」

在这个最新研究中,这块被咀嚼过的桦木沥青是从丹麦洛兰岛(Lolland,劳拉之名的由来)希尔托姆(Syltholm)遗址所挖掘出,考古学家从中萃取出了劳拉的DNA与微生物群系。 希尔托姆的考古学家已经在遗址发现了制作工具与屠宰动物的证据,但是没有找到人类遗骸。

这块沥青以放射性碳定年可追溯到5700年前左右,即丹麦进入新石器时代之际。 在这个时代,中石器时代狩猎采集人群赖以为生的手段,正逐渐因为从南方与东方传入的农业而改变。

劳拉的DNA显示,她身上没有和新进入欧洲北部的农耕人群有关的遗传标记,这个结论加强了一种逐渐壮大的推测,即这个地区中基因独特的狩猎采集人群,比原先以为的存在了更久。 劳拉的基因体也显示她有乳糖不耐症,支持了欧洲人是在开始食用取自驯化动物的乳制品后,才发展出消化乳糖的能力的理论。

大多数从劳拉口腔微生物群系中辨识出的细菌,都是正常的口腔与上呼吸道微生物。 然而有些微生物与严重的牙周病有关。 他的微生物群系也显示出肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)的存在,虽然光从样本不可能得知,劳拉咀嚼这块桦木沥青的时候是否因此为肺炎所苦。 就像人类疱疹病毒第四型(Epstein-Barr virus)一样,这种病毒感染了全世界超过90%的人口,不过通常不会造成症状,除非发展成单核白血球增多症(mononucleosis)。

看见不可见

研究人员也从这块嚼过的沥青上辨识出绿头鸭和榛果的DNA,表示劳拉死亡不久前才吃过这些食物。 这种从落在沥青中的古代人类唾液中分离出特定植物与动物DNA的技术,能让我们「看见」在考古纪录中不可见的古人饮食习惯──例如食用昆虫,考古学家史蒂芬. 勒布朗(Steven LeBlanc)说道,他是哈佛大学皮保德考古学与民族学博物馆(Peabody Museum of Archaeology and Ethnology)的前任馆藏主任。

勒布朗在十多年前曾经做了引路人,协助开启从非人体材料上萃取出人类DNA的研究新纪元。 当时他在2007年对美国西南部考古遗址出土的咀嚼过的丝兰纤维,进行了一项开创性研究。 他相信科学家如今不只能从非人类材料上取得完整人类基因体,还能获得微生物群系与饮食信息,这些工具将会设下新的黄金标准(gold standard),影响关于古代人口如何随时间增长与变化、他们的健康程度, 以及他们生计来源为何的研究。

「这个领域进步的速度无庸置疑地令人惊艳,」他说:「我们当时能做到的事和他们现在能做到的事相比,差异极大。 」

这也是很好的提醒,告诉我们即便是最不起眼的遗物也应该获得研究与保存,勒布朗补充道,并想起过去他向参观皮保德博物馆的访客们,展示他研究的被嚼烂的干燥丝兰碎片的情景。

「他们会看着这小块破烂的纤维碎片,而我会说这座博物馆已经收藏这个对象一百多年了。 访客们没人理解我们为什么要费力保存这个小东西,然后我会说,我们从这上面取得了人类DNA,他们的眼神会变成『哇』。 」

勒布朗想象欧洲过去保管「石器时代口香糖」的人,也会因为这些的古老桦木沥青块而面临类似的疑问,而如今证明这些沥青块可能藏有无价的信息,能改变我们对遥远过去的理解。

「之前一定有很多(政府)官员说:『你们干嘛浪费钱和储藏空间来放这些愚蠢的小黑块? 』」

「这正是为什么博物馆要收藏这些东西──因为我们还不知道能用它们来做什么。 」




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