石器時(shí)代青少年的口香糖以引人入勝的細(xì)節(jié)揭示了 9,700 年前的生命

大約9700年前的一個(gè)秋日，一群人在斯堪的納維亞半島的西海岸露營(yíng)。他們是狩獵采集者，一直在該地區(qū)捕魚、狩獵和收集資源。

一些青少年，包括男孩和女孩，在吃完鱒魚、鹿和榛子后，正在咀嚼樹脂以生產(chǎn)膠水。由于嚴(yán)重的牙齦感染（牙周炎），其中一名青少年在吃耐嚼的鹿肉以及通過咀嚼來制備樹脂時(shí)遇到了問題。

這張中石器時(shí)代時(shí)期的快照，就在歐洲人開始耕種之前，來自對(duì)我們現(xiàn)在進(jìn)行的咀嚼樹脂中殘留的DNA的分析發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》.

該位置現(xiàn)在稱為胡斯比·克列夫，位于瑞典哥德堡（哥德堡）以北。它被挖掘出來了考古學(xué)家在 1990 年代初期，產(chǎn)生了大約 1,849 件燧石文物和 115 件樹脂（膠泥）。

該遺址的放射性碳可追溯到10,200至9,400年前，其中一塊樹脂可追溯到9,700年前。

一些樹脂上有牙齒印記，表明兒童，實(shí)際上是青少年，一直在咀嚼它們。咀嚼的腫塊，通常帶有牙齒、指紋或兩者的印記，在中石器時(shí)代遺址中并不少見。

我們分析的樹脂碎片是由樺樹皮 單元，已知已被用作石材工具技術(shù)中的粘接物質(zhì)從舊石器時(shí)代中期開始。然而，在傳統(tǒng)社會(huì)中，它們也被咀嚼用于娛樂或藥用目的。

已知具有類似特性的各種物質(zhì)，例如針葉樹樹脂、天然瀝青和其他植物樹膠，在世界許多地方都以類似的方式使用。

DNA的力量

在一些樹脂中，一半的提取的DNA是人類起源的。這與我們經(jīng)常在古代骨骼和牙齒中發(fā)現(xiàn)的相比要多得多。

它代表了斯堪的納維亞半島一些最古老的人類基因組。它有一個(gè)特殊的祖先特征，在曾經(jīng)居住在那里的中石器時(shí)代狩獵采集者中很常見。

一些樹脂含有男性人類DNA，而另一些則含有女性DNA。我們認(rèn)為，男女青少年都在準(zhǔn)備用于制造工具的膠水，例如將石斧固定在木柄上。

但是，非人類起源的另一半DNA呢？這些DNA大部分來自細(xì)菌和真菌等生物，這些生物自9,700年前被丟棄以來一直生活在乳香中。但其中一些來自生活在人類體內(nèi)的細(xì)菌，這些細(xì)菌咀嚼了它，以及人類在將樺樹皮瀝青放入口中之前一直在咀嚼的材料。

分析所有這些DNA是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，并涉足新的領(lǐng)域。我們既要調(diào)整現(xiàn)有的計(jì)算工具，又要開發(fā)一些新的分析策略。因此，這項(xiàng)工作已成為為此類分析開發(fā)新工作流程的起點(diǎn)。

這包括使用不同的策略來挖掘 DNA 來表征它，嘗試將短的 DNA 片段拼湊成較長(zhǎng)的片段，并使用機(jī)器學(xué)習(xí)確定哪些DNA片段屬于病原體（有害微生物）的技術(shù)。它還涉及將數(shù)據(jù)與我們?cè)诂F(xiàn)代人口中看到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較蛀牙（齲齒）和牙周炎。

高等生物

自然地，我們發(fā)現(xiàn)了口腔微生物組中預(yù)期的細(xì)菌類型，即口腔中天然存在的微生物范圍。我們還發(fā)現(xiàn)了與蛀牙或齲齒（變形鏈球菌）和全身性疾病，如Hib病和心內(nèi)膜炎。還有一些細(xì)菌會(huì)引起膿腫。

盡管這些病原微生物的出現(xiàn)頻率較高，但它們并沒有明顯高于健康口腔微生物組的預(yù)期水平。因此，沒有確鑿的證據(jù)表明該群體的成員患有與這些微生物相關(guān)的疾病。

然而，我們確實(shí)發(fā)現(xiàn)了大量與嚴(yán)重牙齦疾病相關(guān)的細(xì)菌——牙周炎.當(dāng)我們應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)策略（在本例中，一種稱為隨機(jī)森林建模）我們得出的結(jié)論是，咀嚼其中一塊樹脂的女孩可能患有牙周炎——概率超過 75%。

我們還發(fā)現(xiàn)了來自更大生物體的DNA，而不僅僅是細(xì)菌。我們發(fā)現(xiàn)了馬鹿、褐鱒魚和榛子的DNA。這種DNA可能來自青少年在將樺木瀝青放入口中之前一直在咀嚼的材料。

但是，我們需要謹(jǐn)慎一點(diǎn)，因?yàn)槲覀兊拇_切發(fā)現(xiàn)也取決于我們擁有的比較數(shù)據(jù)。作為來自真核生物（包括植物和動(dòng)物的群體）的基因組更大、更復(fù)雜與來自微生物的基因組相比，組裝高質(zhì)量的真核生物基因組更為復(fù)雜。

樹脂樣品中的真核生物基因組較少，質(zhì)量較低。這意味著，例如，我們的褐鱒魚實(shí)際上可能不是褐鱒魚，但我們至少可以確定它來自鮭魚科。

我們還發(fā)現(xiàn)了很多狐貍的DNA，但這更難解釋。狐貍?cè)饪赡苁秋嬍车囊徊糠?，但這些青少年也可能咀嚼狐貍的肌腱和毛皮，用于紡織品?；蛘撸偟腄NA甚至可能來自領(lǐng)土標(biāo)記，并在吐出后進(jìn)入樹脂。

然而，我們所學(xué)到的肯定代表了理解石器時(shí)代人類文化的這些迷人記錄的一大步。隨著我們對(duì)這些內(nèi)容的分析越來越多，可能會(huì)出現(xiàn)更多的驚喜。

安德斯·格瑟斯特倫，考古學(xué)與古典學(xué)系分子考古學(xué)教授，斯德哥爾摩大學(xué)和埃姆拉·基爾多克，梅爾辛大學(xué)生物技術(shù)系助理教授

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