Древние геномы человека и бактерий извлекли из жеваного березового дегтя

Геном женщины, жившей 5 700 лет назад в племени охотников-собирателей на территории Дании, ученые прочитали по ДНК из куска березового дегтя, который было принято жевать. Они также исследовали метагеном микробиоты ротовой полости и предположительно определили черты внешности женщины.

Изображение:
Художественная реконструкция облика женщины, которую ученые назвали Лола.
Credit: Пресс-релиз Копенгагенского университета | Tom Björklund

Работа палеогенетиков все больше напоминает работу криминалистов, которые сегодня могут выделить ДНК из самых неожиданных вещей. Исследователи из Копенгагенского университета прочитали ДНК женщины возрастом 5 700 лет, извлеченную из древней «жевательной резинки» — застывшего березового дегтя, который для этой цели использовали наши предки. Попутно они изучили состав микробиоты ее ротовой полости.

Кусочек черно-коричневой субстанции датские археологи обнаружили при раскопках в Сильтхольме на датском острове Лолланн в Балтийском море. Березовый деготь, получаемый при нагревании березовой коры, люди использовали еще в мезолите как скрепляющий материал, его часто находят на раскопках в Скандинавии. Нередко на нем видны отпечатки зубов, это говорит о том, что деготь еще и жевали. Возможно, жевали перед использованием, чтобы сделать материал более пластичным. А также, скорее всего, в медицинских целях – содержащийся в березе бетулин обладает свойствами антисептика, так что, вероятно, жевание дегтя заменяло нашим предкам чистку зубов.

Радиоуглеродная датировка определила возраст найденной субстанции — 5858–5661 лет, химический анализ показал, что это березовый деготь. Впервые удалось извлечь из этого материала ДНК и проанализировать ее.

Получили около 390 миллионов ридов (прочтений) ДНК, примерно треть их были человеческими и имели все признаки древней ДНК. Эти фрагменты использовали для реконструкции ядерного генома, который удалось секвенировать с покрытием 2,3. Митохондриальный геном прочитали с покрытием 91 и определили его принадлежность к гаплогруппе K1e. По соотношению фрагментов X и Y хромосом ученые определили, что геном принадлежал женщине.

Чтобы определить ее внешний облик, использовали 41 SNP, включенные в панель HIrisPlex-S для предсказания цвета волос, глаз и кожи. Предположительно у женщины был темный оттенок кожи, темно-коричневые волосы и голубые глаза. Такой тип внешности, как показали предыдущие работы, был распространен среди европейских охотников-собирателей. Генетики также не нашли у женщины мутацию, которая обеспечивает способность усваивать лактозу.

Геном женщины из Сильтхольма изучили по 593 102 SNP в контексте других изученных древних геномов. В генетическом пространстве анализа главных компонент она вошла в группу западных охотников-собирателей (WHG), что было подтверждено и другими методами.

Затем ученые обратились к выделенной ДНК «нечеловеческой» природы. Чтобы определить ее принадлежность, использовали базу MetaPhlan2, предназначенную для анализа метагеномов, и обнаружили 689 микробиомных профилей из базы проекта Human Microbiome Project (HMP). Большая часть фрагментов ДНК принадлежала типичным бактериям ротовой полости, таким как Neisseria subflava и Rothia mucilaginosa. Несколько бактерий относились к так называемому красному комплексу (группе видов, ассоциированных с тяжелыми заболеваниями периодонта, — Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Treponema denticola). В метагеноме выявлено также несколько видов, принадлежащих к стрептококкам, в том числе Streptococcus viridans и Streptococcus pneumoniae. Кроме того, в нем нашли 593 фрагментов ДНК, относящихся к вирусу Эпштейна— Барр. Наконец, в образце дегтя обнаружили фрагменты ДНК растений и животных: естественно, березы, а также лесного ореха и утки кряквы – очевидно, из остатков пищи.

«Поразительно, что мы прочитали полный древний геном человека из материала, иного, чем кости,— сказал ведущий автор статьи Ханнес Шродер из Института Планеты (Globe Institute) Копенгагенского университета. — Более того, мы извлекли ДНК микробиоты ротовой полости и в том числе некоторых патогенов. Это делает данный материал ценным источником древней ДНК, особенно тогда, когда у нас нет костных останков».

В этом году PCR.news уже писал о том, как анализ ядерной и митохондриальной ДНК из глиняной курительной трубки, найденной при раскопках плантации в штате Мэриленд, показал, что трубка принадлежала женщине, и помог установить, из какого региона Африки происходили ее предки. Но в том случае возраст образца был всего около 200 лет.

Источники

Theis Z.T. Jensen, et al. // A 5700 year-old human genome and oral microbiome from chewed birch pitch // Nature Communications, 2019, 10:5520 ; DOI: 10.1038/s41467-019-13549-9

Цитата по пресс-релизу 
Добавить в избранное

Комментарии

Вам будет интересно