用一块5700年前的”口香糖”，科学家复原了一位女孩的画像
根据“口香糖”的DNA信息复原的画像。
近日发表于《自然-通讯》的研究中，考古学家们通过提取一块5700年前“口香糖”中保存的DNA，成功复原了其主人的样貌，她的食谱和携带的细菌和病毒信息，甚至还找到了她家族的源头，以及她们开始农耕生活的可能时间。这块普通的“口香糖”或许可以揭开古人类和人体微生物组演化研究的新篇章。
撰文丨Jim Daley
翻译丨张二七
编辑丨杨心舟
石器时代末期，在丹麦南部有一个小渔村。它坐落在滨海泻湖旁边，沿岸的一排沙坝将这里与波罗的海隔开，考古学家们称其为“Syltholm”。在这里生活的人们会建造枝条篱来拦截游鱼，再用骨矛将其捕获。某一天，村庄里一位有着深色皮肤、棕色头发和清澈的蓝眼睛的姑娘正嚼着一块“口香糖”。当然，她的“口香糖”，只是一块黏黏的、凝固了的桦树沥青。
桦树沥青是石器时代常用的粘合剂，软化后的桦树沥青可以用来修复破碎的陶器或燧石工具。新石器时代的遗址中曾发现一些带有齿痕的桦树沥青，因此考古学家们判断，这可能还是一种新石器时代的“口香糖”。
她当时或许正在用桦树沥青修复工具，随手放了一块在嘴里，又或许只是突然想吃一块“口香糖”。总之，当她吐掉“口香糖”后，这块桦树沥青就被埋在了一堆泥沙里，直到5700年后才被考古学家发现。神奇的是，考古学家从这块桦树沥青中提取出了她完整的基因组，她口腔中的菌群，甚至还有她吃过的食物的DNA。
尽管在挖掘现场没有发现任何人类遗骸，但研究者仅通过桦树沥青中提取出的DNA，就能复原出这个姑娘的样貌、食谱、携带的细菌和病毒信息，并找到了她家族的源头，以及她们开始农耕生活的可能时间。这篇发表于《自然-通讯》的研究指出，从被嚼过的桦树沥青中，或许能复原古人类及其体内微生物的DNA，这些证据可以为古人类的人口历史、健康状况和生存策略等方面的研究提供线索。
“这本来只是一块毫不起眼的桦树沥青，在几千年前被某个人随手丢掉了，但现在我们却借此‘召唤’出了一个女孩”，文章的通讯作者、哥本哈根大学（University of Copenhagen）的考古学家Hannes Schroeder这样说道，“居然能从这么一小块东西中得到这么多信息，实在是太神奇了。”
事实上，Schroeder并不是第一个从新石器时代的“口香糖”中寻找DNA的人。论文的另一位作者，哥本哈根大学的生物考古学家Theis Jensen，他在另一个瑞典的挖掘现场工作时看到了许多块带有牙印的桦树沥青，随后第一次有了尝试从中提取基因组信息的想法。据他介绍，在当时“新一代基因测序技术打破了过去对DNA材料的限制，因此我认为这些‘口香糖’或许也保存了基因信息”。他的想法随后得到了确认——Jensen的同事们从几块一万年前的桦树沥青中提取出了三个人的部分DNA，研究结果于今年五月发表于《通讯生物学》。
据瑞典乌普萨拉大学（Uppsala University）的Natalija Kashuba介绍，（Kashuba是五月那篇文章的通讯作者，她并没有参与这项新研究，）Syltholm的桦树沥青样品，连同其中封存的基因组信息，可能埋藏在了一个无氧的封闭环境中，因此才能保存得如此完好。她表示，如果考古学家们可以发现更多古代微生物组的样本，他们或许就能拼凑出影响人类健康的细菌和病毒的演化史。“对那些人类健康与环境的研究来说，这种材料简直就是无价之宝”
Schroeder和他的同事们在样品中发现了许多种类微生物的DNA，其中有一部分被称作“微生物组”的群落是与人体共生且无害的。他们也找到了一些有害的微生物，比如一种会导致牙周病的口腔细菌，伯斯坦-巴尔病毒（Epstein-Barr virus，一种非常常见的疱疹病毒），和几种会导致肺炎的菌株。然而，尽管研究人员成功辨识出了26种致病微生物及会增强病原体感染能力的分子，他们依然无法确定这个姑娘的健康状况。
另外，研究发现，当时这个村庄可能刚从狩猎和采集转向了畜牧和农耕的生产方式。比如，这位姑娘有乳糖不耐受，这种症状在刚接触畜牧业的狩猎采集社会非常常见。另外，口香糖中还发现了榛子（学名为Corylus avellana）和绿头鸭（学名为Anas platyrhynchos）的DNA，证明她最近可能吃了这些东西，这也很符合狩猎者和采集者的食谱。
研究人员认为，耕种在比较晚的时候，大约到了这位姑娘生活的时代，才传到了丹麦。不过在此之后，这种生产方式就在当地迅速地传播开来。然而，考古学家们仍不清楚，农耕技术究竟是由这里的原住民自行开发的，还是随着外来者传来的。据Schroeder及其同事介绍，这位Syltholm姑娘的基因组显示，她与同一时期丹麦以外的其他农耕族群并没有亲缘关系。她出身于一个被考古学家们称为西部狩猎采集者（Western hunter-gatherers）的族群，这个部落在11700年前，从南部到达了斯堪的纳维亚，并在此定居。
在农耕社会出现后，人们可以获得更多富含碳水化合物的食物，因此肠道内和口腔内的微生物组也发生了第一次变化。（第二次变化发生在工业革命后，当时精制砂糖和植物油主宰了餐桌。）研究者们期待着从“口香糖”中发现的口腔菌群可以帮助了解这一过程，但这非常困难。
宾夕法尼亚州立大学（Pennsylvania State University）的古微生物学家Laura Weyrich评论说，只从一块嚼过的口香糖里，很难复原出Syltholm姑娘口腔中微生物组的具体种类，更不用说她的全部食谱了。这是因为人类牙齿上的细菌种群，与唾液中或舌头上的差别很大，而我们从口香糖中找到的，“很可能是所有这些口腔微生物的混合体”，她表示，“如果不能研究更多的狩猎采集者，就很难对这些微生物组进行分类。”
尽管如此，Weyrich仍然认为，这个研究或许揭开了古人类和人体微生物组演化研究的新篇章。她认为：“古人类DNA领域的发展，可以对人类基因组和人类微生物组的共同演化的研究提供很大帮助。“或许在未来，会有一门叫“口香糖基因学”的新领域出现。
原文链接：
https://www.scientificamerican.com/article/ancient-chewing-gum-reveals-a-5-700-year-old-microbiome1/
论文：
https://www.nature.com/articles/s41467-019-13549-9
一个AI
这个情节是不是感觉在哪里看过......你，你的名字？
