世界上最古老活化石(9个经过DNA测试的古代物体:老口香糖)

世界上最古老活化石(9个经过DNA测试的古代物体:老口香糖)(1)

对啮齿动物的 DNA 测试,例如在约书亚树国家公园进行的这一测试,提供了有关古代生态系统的线索

DNA包含驱动每一个生物体存在的生物学指令,塑造着我们所知道的世界。在先进技术的帮助下,这些复杂的分子还可以揭示远在我们之前的人和其他生物的秘密。科学家们研究了保存在一系列具有数百年历史的文物中的 DNA,从人类遗骸到啮齿动物巢穴的化石,再到中世纪手稿的页面。

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发光手稿

这里有八件经过 DNA 测试的物体,它们对于地球上的生命历史产生了迷人的启示。

(老口香糖)

数千年前,斯堪的纳维亚半岛的古人经常咀嚼桦树沥青,这是一种通过加热桦树树皮,而产生的粘性物质。这种树胶被用作制作和修复工具的粘合剂,也可能用于治疗牙病。因为桦木具有防腐性能,科学家们最近能够从大约 5700 年前,在丹麦南部被咀嚼并吐出的一片桦树沥青中对完整的人类基因组进行测序。

咀嚼者是女性,黑皮肤、黑头发和蓝眼睛。她可能无法消化乳制品。被困在口香糖中的,还有她最近的一顿饭鸭子和榛子的遗传物质,以及她嘴里藏匿的细菌和病毒的 DNA。这项研究表明,桦木沥青对研究人员来说是多么宝贵,尤其是在人类骨骼很少能幸存的远古时代;通过从一小块废弃口香糖中提取 DNA,科学家们能够收集到有关女性狩猎采集者的外貌、饮食和健康状况的大量信息。

(粪菌)

1996 年,比利时那慕尔的一个城市发展项目发现了一个考古宝藏:这里有很多的厕所,里面装满了中世纪的人类粪便。通过对化石粪便或粪化石中的病毒基因组进行测序,如果我们对此保持科学态度的话,研究人员能够对中世纪排便者的肠道健康获得新的见解。事实上,它们的粪便具有更多的基因多样性,可以保护肠道细菌免受抗生素和有毒化合物的侵害,这表明随着食物和水卫生的出现,我们的肠道变得不那么耐寒了。

因为粪便中充满了微生物,它们往往会很快分解。但是,当化石记录中确实出现粪化石时,它们可以讲述关于曾经居住在这个星球上的人、动物和其他生物的引人入胜的故事。去年夏天,已知最古老的寄生虫 DNA记录在17,000 年前沉积在安第斯山脉的美洲狮粪便中。这只大型猫科动物在人类到达该地区之前几千年就开展了业务,这反驳了狮子弓蛔虫,首先通过与人类及其驯养的狗和猫接触而渗入美洲食肉动物肠道的理论。

(发光的手稿)

历史学家通常因其文字和精美插图,而重视具有数百年历史的手稿——但最近的研究表明,这些珍贵的文本也可能是 DNA 的宝库。过去的抄写员经常在用动物皮制成的羊皮纸上写字,管理员会定期用橡皮擦擦手稿羊皮纸。由剑桥大学和哥本哈根大学的马修·柯林斯领导的一个团队收集了从约克福音书中擦掉的碎片,据信这是大约 1000 年前在英国写成的宗教文本,并使用高科技对其进行了研究遗传分析方法。

科学家们发现羊皮纸主要是由雌性小牛的皮肤制成的——这是一个奇怪的发现,因为饲养员本来希望雌性小牛成熟并生下更多的后代。研究人员认为,这些小牛有可能死于一场已知在公元 900 年代后期袭击不列颠群岛的牛瘟疫。在约克福音书上留下印记的不仅仅是动物;包含誓言的页面尤其充满了人类微生物 DNA,可能是因为它们经常被神职人员处理和亲吻。

(人体骨骼)

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骨骼遗骸为我们与地球上过去的居民提供了最直接的联系。专家们可以通过观察骨骼来收集有关个人年龄、性别和健康状况的大量信息,但是对保存在骨骼中的 DNA 分析的进步正在开辟重要的新发现途径。例如,一项基因研究帮助解决了关于肯纳威克人的长期激烈冲突,肯纳威克人是北美发现的最古老、最完整的骨骼之一。在发现这具 9000 年前的遗骸后,美洲原住民部落和部落联盟要求将骨头归还给他们进行仪式埋葬;然而,一些科学家认为,肯纳威克人不能与现存的部落明确联系起来。2015 年,从骨骼手骨中获得的 DNA 分析证明,肯纳威克人确实是美国原住民。两年后,他的骨头被五个部落的成员取回并安葬。

DNA 在帮助专家鉴定理查三世的骨头方面也发挥了至关重要的作用,这些骨头于 2012 年在英格兰莱斯特的一个城市停车场下出土。这个考古案例的关键是线粒体 DNA 也就是mtDNA,它是从母亲那里传下来的给孩子。通过在理查三世的家谱中煞费苦心地追踪一条全女性血统,研究人员能够将两个活着的后代的 mtDNA 与骨架的 mtDNA 进行匹配——这表明遗体确实属于臭名昭著的国王。

(啮齿动物群)

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像它们的现代同类一样,几千年前的啮齿动物是足智多谋的筑巢者。他们从周围收集了一些零碎的东西,并将大杂烩与他们的尿液一起密封起来,这反过来又充当了保存啮齿动物栖息地数万年的粘合剂。这些巢穴(或巢穴)挤满了植物、昆虫部位、骨头、粪便和其他材料,提供了筑巢时当地环境的快照。Middens还包含DNA,科学家们已经能够对其进行分析。

一项发现来自阿根廷西南部的一个洞穴,专家们在该洞穴中发现了“一种独特的粪便沉积物” ,这是一种属于龙猫科啮齿动物vizcacha留下的洞穴。线粒体 DNA 显示,粪便来自曾经在该地区漫游的已灭绝的地懒。在最近一项更广泛的研究中,科学家们从 25 个样本中随机测序DNA 片段,样本年龄从 300 岁到 48,000 岁不等。研究人员发现了从细菌到昆虫,再到玫瑰的所有事物的遗传证据,使他们能够对古代生态系统获得新的见解。

(牙齿和牙菌斑)

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因为覆盖在我们牙齿上的牙釉质中97% 是矿物质,所以人类的牙齿比骨头更坚固,更有可能在考古记录中存活下来。来自我们远古祖先牙齿的 DNA 序列对于专家了解人类家谱至关重要。例如,2010 年,在西伯利亚发现的一颗智齿的遗传物质帮助科学家确定了丹尼索瓦人,这是一个鲜为人知的群体,与尼安德特人和智人有着共同的祖先。

如果牙齿上覆盖着牙菌斑,那就更好了(尽管牙医可能不同意)。如果不勤刷刷牙,牙菌斑就会硬化成一种叫做牙结石的物质,在我们还活着的时候它就开始变成化石。这种黏性物质可以捕获食物、细菌和DNA——比骨骼或牙齿本身多出大约 25 倍的 DNA 。2017 年,科学家宣布他们已经对卡在尼安德特人斑块中的一种微生物的基因组进行了测序。这种微生物是甲烷口腔短杆菌,似乎已经在尼安德特人和解剖学上的现代人类之间交换过,这表明两者发生过某种类似于杂交的联系。。

(木乃伊)

古埃及人非常注意保护死者的尸体,因此科学家们曾经努力从木乃伊遗骸中提取 DNA。人们认为,埃及酷热的气候,以及可能的防腐过程,破坏了遗传物质——但新测序技术的应用表明,DNA 确实存在于古代木乃伊的骨骼和牙齿中。例如,来自并排埋葬的两具木乃伊的臼齿的遗传物质表明死者是同父异母的兄弟;他们有同一个母亲,但可能有不同的父亲。

来自地球上一个更寒冷的地方是世界上最著名的木乃伊之一:冰人奥茨,他在大约 5300 年前在意大利阿尔卑斯山被谋杀并去世。奥茨的身体在寒冷的气候下自然变成了木乃伊,来自他骨盆骨的遗传物质帮助科学家们创建了一个近乎完整的 DNA 序列,揭示了“冰人”可能有棕色的眼睛、乳糖不耐症和心脏病的遗传倾向疾病。研究人员还追踪了奥茨的一些非常遥远的在世亲戚。奥地利有 19 个人被发现与木乃伊奥茨一样,有一个独特的基因突变。

( 食用植物)

某些水果、蔬菜和谷物经历了从野生起源到现代板块的漫长旅程,DNA 分析可以帮助科学家追踪作物驯化的曲折路径。例如,玉米的进化始于大约 9000 年前的墨西哥,当时农民开始选择一种叫做类蜀黍的小而坚韧的植物的有利特性。但通过观察 11 种古代植物的 DNA 以及 100 种现代玉米的基因组,研究人员发现“原始玉米”在驯化过程完成之前就被带到了南美洲,像这样的阶段同时发生在多个地点。

世界上最古老活化石(9个经过DNA测试的古代物体:老口香糖)(6)

在一座有 3500 年历史的埃及古墓中发现的西瓜叶也讲述了一个同样引人入胜的故事。与驯化的表亲相比,野生西瓜并不是特别好吃。他们的肉又白又苦。但是古代叶子的部分基因组序列显示,一个决定这种苦味的基因已经失灵,一个看到红色色素番茄红素转化为另一种物质的基因也失灵了。换句话说,西瓜至少在 3500 年前就被驯化了——古埃及人早就以甜的红色水果为食,就像我们今天所知道的那样。

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