DNA是如何在考古沉积物中保存数千年的

对保存在沉积物中的古代DNA进行分析是一项新兴技术，它可以检测考古遗址中过去存在的人类和其他动物。然而，人们对DNA是如何在沉积物中保存很长一段时间的知之甚少。一个由来自莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所以及德国、澳大利亚、葡萄牙和俄罗斯的其他机构的科学家组成的国际研究小组，通过从嵌入塑料树脂的未受干扰的固体沉积物中提取DNA，揭开了这一问题的真相。

　　

   

   

图片:对未受干扰的浸渍沉积物进行采样，以分析古代DNA。

资料来源:MPI进化人类学

长期以来，大多数考古学家认为埋藏考古发现的沉积物是发掘工作的副产品，无足轻重。然而，近年来，人们发现沉积物中可能含有古代生物分子，包括DNA。马蒂亚斯·迈耶说:“从沉积物中提取古人类和动物群的DNA，为研究古人类和其他生物的地理和时间分布提供了令人兴奋的新机会，这些地方的骨骼遗骸很少或没有。”该研究的高级作者，莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所的研究员。

为了调查沉积物中DNA的起源，马克斯·普朗克的研究人员与一个国际地质考古学家小组合作——考古学家利用地质技术重建沉积物和遗址的形成——在微观尺度上研究沉积物中DNA的保存情况。他们使用了以前从考古遗址中移除的未受干扰的沉积物块，并浸泡在类似合成塑料(聚酯)树脂中。硬化块被带到实验室，切片进行显微成像和遗传分析。

研究人员成功地从非洲、亚洲、欧洲和北美的一组沉积物中提取了DNA，这些沉积物早在40年前就准备好了。“这些DNA块是古代DNA(包括来自古人类的DNA)的极佳来源，尽管塑料中往往储存了几十年，这一事实为我们提供了一个巨大的尚未开发的基因信息库。”这项研究开启了古代DNA研究的新时代，它将重新访问储存在实验室中的样本，允许对长期以来被回填的地点进行分析，考虑到旅行限制和在大流行世界无法访问地点，这一点尤其重要”。澳大利亚弗林德斯大学的迈克·莫雷说，他领导了一些地质考古分析。

沉积物基质中微量残留丰富

科学家们使用了来自丹尼索瓦洞穴(Denisova Cave)的沉积物块，该洞穴位于西伯利亚中南部的阿尔泰山，在那里提取了尼安德特人(Neanderthals)、丹尼索瓦人(denisovan)和现代人的古代DNA，并表明小型有机颗粒比随机取样的沉积物产生了更多的DNA。“这清楚地表明，从丹尼索瓦洞穴沉积物中提取古代哺乳动物DNA的高成功率来自于沉积物基质中丰富的微遗骸，而不是来自可能吸附在矿物颗粒上的粪便、体液或分解细胞组织中的游离细胞外DNA，”Vera Aldeias说。该研究的合著者和葡萄牙阿尔加维大学的研究人员。Morley说:“这项研究向准确了解古代DNA在什么地方、在什么条件下保存在沉积物中迈进了一大步。”

研究中描述的方法允许对沉积物进行高度局部的微尺度采样，用于DNA分析，并表明古代DNA (aDNA)在沉积物中不是均匀分布的;特定的沉积物特征比其他特征更有利于保存古代DNA。“将沉积物中的aDNA与考古微背景联系起来，意味着我们也可以解决aDNA在沉积沉积物之间物理运动的可能性，”德国森肯伯格人类进化和古环境中心的研究员Susan Mentzer说。

这项研究的主要作者Diyendo Massilani仅从几毫克的沉积物中就恢复了大量的尼安德特人DNA。他可以确定留下DNA的个体的性别，并表明他们属于一个与尼安德特人相关的种群，而尼安德特人的基因组此前是根据在洞穴中发现的一块骨头碎片重建的。他说:“在这些小样本的塑料沉积物中，尼安德特人的DNA比我们通常在松散物质中发现的要集中得多。”“有了这种方法，未来就有可能从一小块固化的沉积物中分析许多不同古代人类个体的DNA。这大概是因为他们在数万年前就把洞穴当成了厕所，想想真有趣。”

文章标题

Microstratigraphic preservation of ancient faunal and hominin DNA in Pleistocene cave sediments