不靠骨头也能拼凑完整基因组!用5700 年前的口香糖解开DNA 秘密

听说考古学家总是在挖死人骨头,才能研究史前人类的基因序列?现在可以不用挖骨头啦!研究口香糖就可以啦。

最近,科学家第一次运用出土的古早味口香糖与上头的唾液,定序出一位丹麦女性 ──萝拉(Lola)的完整基因组。

见过萝拉吗?如果你没看过,现在让你看看。 (大误)图/© Tom Björklund

骨头掰掰!丹麦口香糖写历史

这块古早味口香糖出土于丹麦罗兰岛西尔索姆 (Syltholm)遗址,距今5,700年左右。

鉴于考古出土遗物的性质,绝大部分出土人体的DNA采集都是透过骨头进行,这是科学家首次从非人骨的物体上成功提取完整的古代人类基因 ,堪称一大突破。研究人员甚至还在上头发现大量且多元的古代微生物DNA ,从细菌、植物到动物等等皆包含在内。

哥本哈根大学(University of Copenhagen)全球研究所(Globe Institute)副教授施若德(Hannes Schroeder)表示,「可以从人骨外的地方成功提取出完整的古代人类基因组,真的相当令人惊艳。」

出土于丹麦,距今5,700 年左右的古早味口香糖。图: Theis Jensen

石器时代也有口香糖?跟你想像可能不一样

桦木沥青是一种能透过加热桦树皮而获得的黑褐色物质,加热后可用于黏着,像是将石刀固定于手柄上,而这项习惯最早可追溯至中更新世(约750,000到125,000年前)左右。出土的桦木沥青表面时常存在齿痕,一来可能是因为桦树皮加热后冷却会变硬,所以人们使用前必须将它嚼软;二来,白桦树皮具有防腐性,人们会当作药用,用以防治牙龈疾病。所以,它也扮演了「古早味口香糖」的角色。

桦木沥青的制程主要是将桦树皮在密闭下加热,并由加热过后出现的焦油和灰烬组成。图: WIKI

沥青碎片在被咀嚼的过程中,它的无菌和疏水特性抑制了微生物和化学降解 ,让DNA被截取并保留在里头,提供了古代人类和非人类生物的DNA,以及古代人类遗传、表型、健康状况等等面向的生存讯息,让现代人能一窥他们的生活片段。

不是每一次的考古发掘都能发现人类遗体,这种时候,被嚼食过的物体就成了研究人员的唯一指标。不过,在过去,考古学家总怀疑不起眼的它们是否真能提供古代DNA ?一直到最近,研究者们才真正拥有能从「古代口香糖」提取基因组资讯的工具。从这块萝拉的口香糖,他们提取了她的DNA 和微生物群相,并在当地发现制造工具和屠杀动物的痕迹。除此之外,该处并未发现人类遗骸。

口香糖的碳十四定年结果约落在5,700年前,当时丹麦从中石器时代进入了新石器时代,南部和东部地区引入农业,而中石器时期的狩猎采集者的生活习惯也因此受到了干扰。

古早味口香糖告诉了我们什么?

萝拉虽然身处丹麦中石器到新石器时代的交界,但遗传上仍完全属于西方狩猎采集族群,并没有任何新石器时代农民的血统 。这表明当时在斯堪地那维亚南部的新石器农业社群的遗传影响,可能不像以前所想的那样迅速及普遍,而当地的狩猎采集者的生存期则比以前想像更长,和农业人口共荣共存,只是没有情欲流动。

欧洲人的DNA 交流与组成。图: WIKI (点图放大)

和其他古代欧洲狩猎采集者一样,萝拉拥有蓝眼睛、黑头发、黑皮肤, 但她的年龄、死亡时间和地点等资讯,研究者都无法得知,因为关于她的一切,都只能从这块沥青上既有的基因证据进行推断

换句话说,萝拉可能其实是位丹麦阿嬷,而非女孩也说不定。

研究人员从被她嚼食过的桦木沥青中,推测萝拉有乳糖不耐症 ,生前最后一餐是鸭肉和榛果,且患有牙龈疾病。她口中多数的病菌类型都很正常,但也有些具致病性,如: 肺炎链球菌( Streptococcus pneumoniae )人类疱疹病毒第四型(Epstein–Barr virus) ,不过,发现病菌也不等于她咀嚼这块口香糖时就患有肺炎、或曾引起过任何人类疱疹病毒第四型的症状就是了。

口香糖的逆袭!不起眼的文物也有无价资讯

美国考古学家史蒂文.勒布朗(Steven LeBlanc)曾在2007年,以咀嚼过的丝兰纤维,开创了以「非人体材料」获取人体基因资讯的领域。他表示,这种从沥青上的人类口水中分离出特定植物和动物DNA的能力,使研究人员能够发掘那些古代人类在考古纪录上看不见的饮食习惯。

勒布朗亦补充,这次发现提醒了大众,即使是最不起眼的文物也应加以研究和保存,看似古老的「古早味口香糖」也可能包含无价的资讯,改变人类对过去的认知。

如果想更了解萝拉的故事,也可以参考以下News24 World的影片:

资料来源

原始研究

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