在一项近日发表于《自然通讯》（Nature Communications）的研究中，由丹麦哥本哈根大学领导的研究团队利用一块约有5,700年历史的桦木“口香糖”，成功测序出完整的古代人类基因组，以及口腔微生物组中的部分微生物。这也是科学家首次从人类骨骼或牙齿之外的材料中获得完整的古代人类基因组。

据悉，这种古老的“口香糖”——桦树沥青是一种通过加热桦树树皮产生的黑棕色物质，作为一种粘合剂用于石器的制作，许多被发现的史前桦树沥青及上面的牙印表明它们曾经被咀嚼过。研究人员介绍，古人咀嚼桦树沥青的原因有很多，比如让冷却变硬的沥青通过咀嚼重新变软或利用其清洁牙齿、抑制饥饿感，还有可能被当作“口香糖”用于消遣。

哥本哈根大学健康与医学科学系研究员、论文通讯作者Hannes Schroeder表示：“能够从除了骨骼之外的其他物质中获得完整的古人类基因组十分不可思议。我们还获得了口腔微生物和几种重要的人类病原体的DNA，使得这种材料成为一种极具价值的古代DNA来源，尤其是对于无法获得人类遗骸的古代时期。”

图：最新研究中发现的桦树沥青样本，来源：Nature Communications

据悉，新发现的沥青标本来自丹麦南部Syltholm地区最大的石器时代遗址。研究人员介绍，这一区域非常独特，因为它几乎完全被泥土封存，这意味着那里的有机残留物得到了非常好的保存。令人难以置信的是，在本项研究中，桦树沥青中的DNA保存得如此完好，以至于研究团队能够对古人及其生活有了一个大致的了解。研究团队通过对样品中的DNA进行了测序，产生了2.3倍覆盖率的核基因组序列，91倍覆盖率的线粒体基因组。基于在基因组中鉴定出的593,000个SNP位点，研究小组确定了个体的生物学性别、祖缘和一些关键的身体特征，同时鉴定了与当今口腔微生物群落一致的序列。

研究团队发现，曾经咀嚼这块“口香糖”的古人为一名女性，并将其命名为Lola。进一步分析发现，Lola可能有着有着黑色的头发、蓝色的眼睛以及深色的皮肤，她与西欧大陆狩猎采集者的遗传联系要比斯堪的纳维亚半岛的更为紧密，并且与已知新石器时代的农耕群体并没有存在祖缘关系。通过从桦树沥青样品中获得的宏基因组序列，研究团队还了解到了Lola可能食用过的一些动植物，例如榛子和鸭子，反映了她的饮食习惯。此外，研究团队还统计了她口腔微生物组中的一些细菌、病毒和古生菌，例如EB病毒或肺炎链球菌，并分析其生前还可能患有单核细胞增多症。

图：Lola的艺术再现，来源：Tom Björklund

“我们的祖先生活在不同的环境中，有着不同的生活方式和饮食习惯，因此揭示这些方面如何反映在微生物组上是十分有趣的。”Hannes Schroeder还强调，这种史前“口香糖”在研究人类祖先微生组和重要病原体的进化方面具有很大的潜力。“它可以帮助我们了解病原体是如何进化和传播的，以及是什么让它们在特定的环境中产生了特别的毒性。”与此同时，这些研究还可能有助于预测某些病原体未来的发展方向，以及如何控制或消灭它们。

去年，研究人员从来自斯堪的纳维亚半岛的更古老的桦树沥青中获得了一些基因序列。如今，这类尚未充分开发的资源正成为科学家获取古人DNA的重要来源，并可能在未来揭示更多关于古人类的信息。

参考资料：

1. Jensen, T.Z.T., Niemann, J., Iversen, K.H. et al. A 5700 year-old human genome and oral microbiome from chewed birch pitch. Nat Commun10, 5520 (2019) doi:10.1038/s41467-019-13549-9

2. Ancient Human Genome, Microbiome Generated From Chewed Birch Pitch Gum

3. Nearly 6000-year-old chewing gum reveals life of ancient girl

4. Ancient 'chewing gum' yields insights into people and bacteria of the past