DNA如何在考古沉積物中保存數(shù)千年

長期以來，大多數(shù)考古學(xué)家都將考古發(fā)現(xiàn)所嵌入的沉積物視為不重要的挖掘副產(chǎn)品。然而，近年來已經(jīng)表明沉積物可能含有古老的生物分子，包括 DNA。該研究的資深作者馬蒂亞斯·邁耶 (Matthias Meyer) 說：“從沉積物中提取古代人類和動(dòng)物群 DNA 提供了令人興奮的新機(jī)會(huì)，可以在骨骼遺骸稀有或缺失的地點(diǎn)調(diào)查古代人類和其他生物的地理和時(shí)間分布。”萊比錫馬克斯普朗克進(jìn)化人類學(xué)研究所研究員。

為了調(diào)查沉積物中 DNA 的起源，馬克斯·普朗克的研究人員與一個(gè)國際地質(zhì)考古學(xué)家小組(應(yīng)用地質(zhì)技術(shù)重建沉積物形成和遺址的考古學(xué)家)合作，在微觀尺度上研究沉積物中 DNA 的保存情況。他們使用未受干擾的沉積物塊，這些沉積物先前已從考古遺址中移除并浸泡在合成塑料類(聚酯)樹脂中。硬化塊被帶到實(shí)驗(yàn)室并切片以進(jìn)行顯微成像和遺傳分析。

研究人員成功地從非洲、亞洲、歐洲和北美地區(qū)的沉積物塊中提取了 DNA，這些沉積物塊是 40 年前準(zhǔn)備的。“盡管這些塊是古代 DNA 的極好來源——包括源自古人類的 DNA——這一事實(shí)，盡管通常在塑料中儲(chǔ)存了數(shù)十年，但提供了訪問大量未開發(fā)的遺傳信息庫的途徑。這項(xiàng)研究開啟了古代 DNA 研究的新時(shí)代，它將重新審視儲(chǔ)存在實(shí)驗(yàn)室中的樣本，從而可以對(duì)早已被回填的地點(diǎn)進(jìn)行分析，鑒于大流行世界中的旅行限制和地點(diǎn)無法進(jìn)入，這一點(diǎn)尤其重要”，說來自澳大利亞弗林德斯大學(xué)的 Mike Morley 領(lǐng)導(dǎo)了一些地質(zhì)考古分析。

沉積物基質(zhì)中大量的微殘留物

科學(xué)家們使用了丹尼索瓦洞穴的沉積物塊，該遺址位于西伯利亞中南部阿爾泰山脈，在那里已經(jīng)恢復(fù)了尼安德特人、丹尼索瓦人和現(xiàn)代人的古代 DNA，并表明小有機(jī)顆粒產(chǎn)生的 DNA 比隨機(jī)采樣的沉積物多。“它清楚地表明，從丹尼索瓦洞穴沉積物中提取古代哺乳動(dòng)物 DNA 的高成功率來自沉積物基質(zhì)中大量的微量殘骸，而不是來自糞便、體液或分解細(xì)胞組織的游離細(xì)胞外 DNA，它們可能吸附在礦物顆粒上” ，該研究的合著者和葡萄牙阿爾加維大學(xué)的研究員 Vera Aldeias 說。“這項(xiàng)研究更接近于準(zhǔn)確了解古代 DNA 保存在沉積物中的位置和條件，”莫利說。

研究中描述的方法允許對(duì)沉積物進(jìn)行高度局部化的微尺度采樣以進(jìn)行 DNA 分析，并表明古代 DNA (aDNA) 并非均勻分布在沉積物中;并且特定的沉積物特征比其他特征更有利于古代 DNA 的保存。“將沉積物 aDNA 與考古微觀背景聯(lián)系起來，意味著我們還可以解決沉積物之間 aDNA 物理運(yùn)動(dòng)的可能性”，森肯伯格人類進(jìn)化和古環(huán)境中心(德國)的研究員 Susan Mentzer 說。

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