Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Биологи изучили привычки средневековых японцев по зубному камню

Rikai Sawafuji et al / Plos One, 2020

Японские ученые применили метод метабаркодинга для того, чтобы определить, к каким таксонам принадлежили образцы ДНК из зубного камня японцев XVIII-XIX веков. Исследователи обнаружили в пробах следы риса и других растений, которые в то время использовали в пищу, а также табак. Нашли также ДНК дерева, которое не росло на территории Японии и, вероятно, было предметом торговли. Остатки животной пищи обнаружить не удалось из-за ограничений метода. Статья опубликована в журнале Plos One.

Зубной камень - один из лучших источников биологического материала, который позволяет ученым исследовать пищевые предпочтения людей, которые жили задолго до нас. Он формируется из остатков еды и бактерий и склеивается минеральными компонентами, благодаря чему ДНК сохраняется в течение веков. 

Ранее исследователям уже удавалось обнаружить в зубном камне следы ДНК растений и животных, которые предположительно попали туда из пищи. Для этого пробы налета секвенировали, получали нуклеотидные последовательности и сравнивали их с базами данных, чтобы определить видовой состав образца. Однако у такого подхода есть существенные недостатки: во-первых, содержание эукариотических ДНК в зубном камне очень мало (0,27 процентов), из-за чего их секвенирование дорого стоит, а при его проведении может возникнуть погрешность.

Рикай Савафудзи (Rikai Sawafuji) из Университета Рюкю и его коллеги применили метод метабаркодинга для исследования зубного камня японцев периода Эдо. Пробы взяли с 13 скелетов, которые раскопали на бывшем кладбище в городе Фукагава в 1995 году (захоронения датированы второй половиной периода Эдо, XVIII-XIX века).

Для начала ученые определили, есть ли в образцах зубного камня остатки риса, ведь он был основным продуктом питания японцев в то время. Для этого провели полимеразную цепную реакцию (ПЦР) с последовательностью, которая специфична для риса, в качестве праймера, и секвенировавли полученные пробы. Затем определяли наличие в образцах ДНК других растений, а также грибов и животных, с помощью метабаркодинга. Этот метод позволяет определять принадлежность организма к тому или иному таксону по коротким нуклеотидным последовательностям, которые свойственны только этой группе. Чтобы ДНК людей, чей зубной камень исследовали, не попала в анализ, ученые блокировали ее амплификацию с помощью специальных праймеров.

Исследователи обнаружили ДНК риса в восьми образцах из 13; она отсутствовала в почве и контрольных пробах, так что можно предположить что эти молекулы попали туда из риса, который употреблялся в пищу. Кроме того, в некоторых пробах нашли остатки других растений, например, злаков, буковых, латука (салата) и даже лука, который не удавалось обнаружить другими методами из-за низкого содержания крахмала. 

Большинство идентифицированных групп уже были известны как часть рациона японцев Эдо из исторической литературы. Некоторые растения использовали в других целях, например, табак курили, из кипариса делали зубочистки и палочки для еды. Ученые также обнаружили ДНК деревьев семейства Диптерокарповых, которые не росли на территории Японии и могли быть завезены из других стран. Авторы работы предполагают, что борнеол, который добывали из этих растений, использовали в качестве зубного порошка.

В зубном камне также удалось обнаружить следы различных таксонов грибов, которые являются патогенами растений и, вероятно, попали в налет вместе с пищей. Анализ не показал наличие в пробах ДНК животных. Авторы работы предполагают, что использованиие праймеров, которые блокировали амплификацию человеческой ДНК, могли затормозить и реакции с образцами других животных. В дальнейшем необходимо проверить эту гипотезу на налете ныне живущих людей и улучшать метод. 

У метода есть и другие ограничения. С помощью него можно обнаружить только те таксоны, специфичные праймеры к которым взяли для исследования, поэтому некоторые группы организмов могут остаться вне анализа. Из-за того, что сохранившиеся участки ДНК относительно короткие, редко можно определить происхождение образца с точностью до вида: в этой работе удалось установить принадлежность организмов к определенным семействам или родам.

Ранее исследования зубного камня помогли ученым узнать больше о типах питания и медицине неандертальцев, а также доказать, что люди, жившие в Израиле 400 тысяч лет назад, использовали огонь.

Алиса Бахарева

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.