Vor etwa 9.700 Jahren kampierte an einem Herbsttag eine Gruppe Menschen an der Westküste Skandinaviens. Sie waren Jäger und Sammler, die in der Gegend gefischt, gejagt und Ressourcen gesammelt hatten.
Einige Teenager, sowohl Jungen als auch Mädchen, kauten Harz, um Klebstoff herzustellen, nachdem sie Forellen, Hirsche und Haselnüsse gegessen hatten. Aufgrund einer schweren Zahnfleischentzündung (Parodontitis) hatte einer der Teenager Probleme, das zähe Hirschfleisch zu essen und durch Kauen das Harz aufzubereiten.
Dieser Schnappschuss aus der Mittelsteinzeit, kurz bevor die Europäer mit der Landwirtschaft begannen, stammt aus der Analyse der im gekauten Harz verbliebenen DNA, die wir jetzt durchgeführt haben veröffentlicht In Wissenschaftliche Berichte.
Der Standort ist jetzt bekannt als Huseby Klevnördlich von Göteborg (Göteborg), Schweden. Es wurde ausgegraben von Archäologen Anfang der 1990er Jahre entdeckt und brachte etwa 1.849 Feuersteinartefakte und 115 Harzstücke (Mastix) hervor. Die Fundstelle wurde per Radiokarbon auf die Zeit vor 10.200 bis 9.400 Jahren datiert, wobei eines der Harzstücke auf die Zeit vor 9.700 Jahren datiert wurde.
Ein Teil des Harzes weist Zahnabdrücke auf, was darauf hindeutet, dass Kinder, eigentlich Teenager, daran gekaut haben. Kauklumpen, oft mit Abdrücken von Zähnen, Fingerabdrücken oder beidem, sind in mesolithischen Fundstellen keine Seltenheit.
Die von uns analysierten Harzstücke wurden daraus hergestellt Birkenrindenpech, das bekanntermaßen ab dem Mittelpaläolithikum als Klebesubstanz in der Steinwerkzeugtechnik verwendet wurde. In traditionellen Gesellschaften wurden sie jedoch auch zu Erholungs- oder medizinischen Zwecken gekaut.
Es ist bekannt, dass eine Vielzahl von Substanzen mit ähnlichen Eigenschaften, wie zum Beispiel Harze von Nadelbäumen, natürliches Bitumen und andere Pflanzenharze, in vielen Teilen der Welt auf analoge Weise verwendet werden.
Die Kraft der DNA
In einem Teil des Harzes die Hälfte DNA extrahiert war menschlichen Ursprungs. Das ist viel im Vergleich zu dem, was wir oft in alten Knochen und Zähnen finden.
Es repräsentiert einige der ältesten menschlichen Genome aus Skandinavien. Es weist ein besonderes Abstammungsprofil auf, das unter mesolithischen Jägern und Sammlern üblich ist, die einst dort lebten.
Ein Teil des Harzes enthält männliche menschliche DNA, während andere weibliche DNA enthalten. Wir gehen davon aus, dass Teenager beiderlei Geschlechts Klebstoff für den Werkzeugbau vorbereiteten, beispielsweise für die Befestigung einer Steinaxt an einem Holzstiel.
Aber was ist mit der anderen Hälfte der DNA, die nichtmenschlichen Ursprungs war? Der Großteil dieser DNA stammt von Organismen wie Bakterien und Pilzen, die im Mastix leben, seit er vor 9.700 Jahren weggeworfen wurde. Aber ein Teil davon stammte von Bakterien, die im Menschen lebten und es gekaut hatten, zusammen mit Material, das der Mensch gekaut hatte, bevor er das Birkenrindenpech in den Mund nahm.
Die Analyse all dieser DNA ist eine anspruchsvolle Aufgabe und betritt Neuland. Wir mussten sowohl bestehende Computertools anpassen als auch einige neue Analysestrategien entwickeln. Somit wurde diese Arbeit zum Ausgangspunkt für die Entwicklung eines neuen Arbeitsablaufs für diese Art der Analyse.
Dazu gehört, die DNA mithilfe verschiedener Strategien zu charakterisieren, zu versuchen, kurze DNA-Fragmente zu längeren zusammenzufügen und mithilfe maschineller Lerntechniken herauszufinden, welche DNA-Fragmente zu Krankheitserregern (schädlichen Mikroorganismen) gehören. Dazu gehört auch, die Daten mit dem zu vergleichen, was wir im Mund moderner Menschen sehen Karies (Karies) und Parodontitis.
Höhere Organismen
Natürlich fanden wir die Art von Bakterien, die man in einem oralen Mikrobiom erwarten würde, die Vielfalt der natürlich vorkommenden Mikroorganismen, die im Mund vorkommen. Wir fanden auch Spuren von Bakterien, die an Erkrankungen wie Karies oder Karies beteiligt sind (Streptococcus mutans) und systemische Erkrankungen wie Hib-Krankheit und Endokarditis. Es gab auch Bakterien, die Abszesse verursachen können.
Obwohl diese pathogenen Mikroorganismen in erhöhter Häufigkeit vorhanden waren, lagen sie nicht deutlich über dem für ein gesundes orales Mikrobiom erwarteten Niveau. Es gibt daher keinen schlüssigen Beweis dafür, dass Mitglieder der Gruppe an Krankheiten litten, mit denen diese Mikroorganismen in Zusammenhang stehen.
Was wir jedoch fanden, war eine Fülle von Bakterien, die mit schweren Zahnfleischerkrankungen in Zusammenhang stehen –Parodontitis. Als wir a maschinelles Lernen Strategie (in diesem Fall eine Technik namens Random-Forest-Modellierung) kamen wir zu dem Schluss, dass das Mädchen, das eines der Harzstücke kaute, wahrscheinlich an Parodontitis gelitten hatte – mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 75 %.
Wir fanden auch DNA von größeren Organismen als nur Bakterien. Wir haben DNA für Rotwild, Bachforelle und Haselnüsse gefunden. Diese DNA stammte wahrscheinlich aus Material, das die Teenager gekaut hatten, bevor sie das Birkenpech in den Mund nahmen.
Allerdings müssen wir ein wenig vorsichtig sein, denn was genau wir finden, hängt auch von den Vergleichsdaten ab, die wir haben. Als Genome von eukaryontischen Organismen – der Gruppe, zu der Pflanzen und Tiere gehören –sind größer und komplexer als bei solchen aus Mikroorganismen ist es schwieriger, ein eukaryotisches Genom von hoher Qualität zusammenzustellen.
Die Harzproben enthalten weniger eukaryotische Genome und sind von geringerer Qualität. Das bedeutet, dass unsere Bachforelle zum Beispiel zwar keine echte Bachforelle ist, aber wir sind uns zumindest sicher, dass sie zur Familie der Lachse gehört.
Wir haben auch viel Fuchs-DNA gefunden, aber das ist schwieriger zu interpretieren. Fuchsfleisch war möglicherweise ein Teil der Ernährung, aber diese Teenager könnten auch Sehnen und Fell von Füchsen gekaut haben, um sie für Textilien zu verwenden. Alternativ könnte die Fuchs-DNA auch aus der Reviermarkierung stammen und nach dem Ausspucken in das Harz gelangt sein.
Was wir jedoch gelernt haben, stellt mit Sicherheit einen großen Schritt zum Verständnis dieser faszinierenden Aufzeichnungen der menschlichen Kultur aus der Steinzeit dar. Je mehr wir davon analysieren, desto mehr Überraschungen könnten auftauchen.
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