不靠骨頭也能拼湊完整基因組!用 5700 年前的口香糖解開 DNA 祕密

聽說考古學家總是在挖死人骨頭,才能研究史前人類的基因序列?現在可以不用挖骨頭啦!研究口香糖就可以啦。

最近,科學家第一次運用出土的古早味口香糖與上頭的唾液,定序出一位丹麥女性──蘿拉 (Lola) 的完整基因組。

見過蘿拉嗎?如果你沒看過,現在讓你看看。(大誤)圖/© Tom Björklund

骨頭掰掰!丹麥口香糖寫歷史

這塊古早味口香糖出土於丹麥羅蘭島西爾索姆 (Syltholm) 遺址,距今 5,700 年左右。

鑒於考古出土遺物的性質,絕大部分出土人體的 DNA 採集都是透過骨頭進行,這是科學家首次從非人骨的物體上成功提取完整的古代人類基因,堪稱一大突破。研究人員甚至還在上頭發現大量且多元的古代微生物 DNA ,從細菌、植物到動物等等皆包含在內。

哥本哈根大學 (University of Copenhagen) 全球研究所 (Globe Institute) 副教授施若德 (Hannes Schroeder) 表示,「可以從人骨外的地方成功提取出完整的古代人類基因組,真的相當令人驚豔。」

出土於丹麥,距今 5,700 年左右的古早味口香糖。圖:Theis Jensen

石器時代也有口香糖?跟你想像可能不一樣

樺木瀝青是一種能透過加熱樺樹皮而獲得的黑褐色物質,加熱後可用於黏著,像是將石刀固定於手柄上,而這項習慣最早可追溯至中更新世(約 750,000 到 125,000 年前)左右。出土的樺木瀝青表面時常存在齒痕,一來可能是因為樺樹皮加熱後冷卻會變硬,所以人們使用前必須將它嚼軟;二來,白樺樹皮具有防腐性,人們會當作藥用,用以防治牙齦疾病。所以,它也扮演了「古早味口香糖」的角色。

樺木瀝青的製程主要是將樺樹皮在密閉下加熱,並由加熱過後出現的焦油和灰燼組成。圖:WIKI

瀝青碎片在被咀嚼的過程中,它的無菌和疏水特性抑制了微生物和化學降解,讓 DNA 被截取並保留在裡頭,提供了古代人類和非人類生物的 DNA,以及古代人類遺傳、表型、健康狀況等等面向的生存訊息,讓現代人能一窺他們的生活片段。

不是每一次的考古發掘都能發現人類遺體,這種時候,被嚼食過的物體就成了研究人員的唯一指標。不過,在過去,考古學家總懷疑不起眼的它們是否真能提供古代 DNA ?一直到最近,研究者們才真正擁有能從「古代口香糖」提取基因組資訊的工具。從這塊蘿拉的口香糖,他們提取了她的 DNA 和微生物群相,並在當地發現製造工具和屠殺動物的痕跡。除此之外,該處並未發現人類遺骸。

口香糖的碳十四定年結果約落在 5,700 年前,當時丹麥從中石器時代進入了新石器時代,南部和東部地區引入農業,而中石器時期的狩獵採集者的生活習慣也因此受到了干擾。

古早味口香糖告訴了我們甚麼?

蘿拉雖然身處丹麥中石器到新石器時代的交界,但遺傳上仍完全屬於西方狩獵採集族群,並沒有任何新石器時代農民的血統。這表明當時在斯堪地那維亞南部的新石器農業社群的遺傳影響,可能不像以前所想的那樣迅速及普遍,而當地的狩獵採集者的生存期則比以前想像更長,和農業人口共榮共存,只是沒有情慾流動。

歐洲人的 DNA 交流與組成。圖:WIKI(點圖放大)

和其他古代歐洲狩獵採集者一樣,蘿拉擁有藍眼睛、黑頭髮、黑皮膚,但她的年齡、死亡時間和地點等資訊,研究者都無法得知,因為關於她的一切,都只能從這塊瀝青上既有的基因證據進行推斷

換句話說,蘿拉可能其實是位丹麥阿嬤,而非女孩也說不定。

研究人員從被她嚼食過的樺木瀝青中,推測蘿拉有乳糖不耐症,生前最後一餐是鴨肉和榛果,且患有牙齦疾病。她口中多數的病菌類型都很正常,但也有些具致病性,如:肺炎鏈球菌 (Streptococcus pneumoniae)人類皰疹病毒第四型 (Epstein–Barr virus),不過,發現病菌也不等於她咀嚼這塊口香糖時就患有肺炎、或曾引起過任何人類皰疹病毒第四型的症狀就是了。

口香糖的逆襲!不起眼的文物也有無價資訊

美國考古學家史蒂文.勒布朗 (Steven LeBlanc) 曾在 2007 年,以咀嚼過的絲蘭纖維,開創了以「非人體材料」獲取人體基因資訊的領域。他表示,這種從瀝青上的人類口水中分離出特定植物和動物 DNA 的能力,使研究人員能夠發掘那些古代人類在考古紀錄上看不見的飲食習慣。

勒布朗亦補充,這次發現提醒了大眾,即使是最不起眼的文物也應加以研究和保存,看似古老的「古早味口香糖」也可能包含無價的資訊,改變人類對過去的認知。

如果想更了解蘿拉的故事,也可以參考以下 News24 World 的影片:

資料來源

原始研究

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