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

大約9700年前的一個秋日，一群人在斯堪的納維亞半島的西海岸露營。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遇到了問題。

這張中石器時代時期的快照，就在歐洲人開始耕種之前，來自對我們現(xiàn)在進行的咀嚼樹脂中殘留的DNA的分析發(fā)表于《科學報告》.

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)從舊石器時代中期開始。然而，在傳統(tǒng)社會中，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。它有一個特殊的祖先特征，在曾經(jīng)居住在那里的中石器時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。我們認為，男女青少年都在準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)的細菌，這些細菌咀嚼了它，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)有的計算工具，又要開發(fā)一些新的分析策略。因此，這項工作已成為為此類分析開發(fā)新工作流程的起點。

這包括使用不同的策略來挖掘 DNA 來表征它，嘗試將短的 DNA 片段拼湊成較長的片段，并使用機器學習確定哪些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)與我們在現(xiàn)代人口中看到的數(shù)據(jù)進行比較蛀牙（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期的細菌類型，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。還有一些細菌會引起膿腫。

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，我們確實發(fā)現(xiàn)了大量與嚴重牙齦疾病相關(guān)的細菌——牙周炎.當我們應(yīng)用機器學習策略（在本例中，一種稱為隨機森林建模）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，我們需要謹慎一點，因為我們的確切發(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（包括植物和動物的群體）的基因組更大、更復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郑@些青少年也可能咀嚼狐貍的肌腱和毛皮，用于紡織品。或者，狐貍的DNA甚至可能來自領(lǐng)土標記，并在吐出后進入樹脂。

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

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

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