古老粪便揭示了我们祖先的秘密

(SeaPRwire) –   曾几何时，在墨西哥杜兰戈北部的一个洞穴里，有人排泄了。事实上，不止一人，这些事件发生在相当长的一段时间内——大约从公元725年到公元920年。多亏了洞穴的干旱条件，当考古学家在20世纪50年代发掘该地时，这些粪便保存得相当完好。这些经过风化、干燥且富含纤维的粪便样本，为科学家提供了宝贵的信息，揭示了远古人类赖以生存的食物种类——以及他们肠道内寄生着什么。

这些来自洞穴的沉积物现在已经“游历”甚广，它们被送往对研究它们感兴趣的各个实验室。2021年，一个全球合作团队对这些——或者更委婉地说，对这些古粪便——进行了研究，以查明排泄者肠道微生物组中的微生物。

现在，在发表于PLoS One杂志上的一项研究中，另一组研究人员重新审视了从其中10份粪便中提取的DNA。他们的结果在很大程度上证实了早先的发现：这些粪便的制造者是各种寄生虫的宿主。

寄生虫的宿主

通常，这项研究的主要作者德鲁·卡彭（Drew Capone）所研究的粪便要新鲜得多。卡彭是印第安纳大学（Indiana University）的一名环境微生物学家，他研究卫生设施如何影响健康。“我们的工作着眼于‘粪便如何进入环境？粪便在环境中存在于何处？基础设施如何阻止粪便进入环境？以及，粪便对儿童健康有何影响？’”他说。

卡彭和他的同事们对使用检测现代粪便中病原体的技术来研究古代粪便很感兴趣。这些方法通过样本中的DNA，寻找特定基因，这些基因是蛲虫等寄生虫以及细菌病原体的标志。

为了提取DNA，研究人员必须从洞穴中的古粪便中获取样本。这比他们预想的要困难：“我们不得不将这些古老的粪便磨成粉末。我们无法真正地掰开碎片，”卡彭说。他们执行了寻找DNA匹配的程序，结果表明粪便中含有多种不同的病原体，包括蛲虫、原生动物寄生虫贾第虫以及各种致病细菌。

许多粪便样本对多种生物呈阳性。根据卡彭的经验，在卫生条件差的地方，如此大量的病原体并不罕见，这让他怀疑，在几个世纪前留下这些粪便的人们也处于类似的情况。

为何技术选择至关重要

然而，马克斯·普朗克进化人类学研究所（Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology）的古DNA专家柯尔斯滕·博斯（Kirsten Bos）和亚历山大·胡本纳（Alexander Hubener）表示，大多数从事古DNA研究的实验室不再使用这些程序是有原因的。DNA会随着时间推移而分解、磨损和断裂。PLoS ONE论文中使用的旧技术，这意味着很难确定你所看到的是否真的是古DNA，而不是偶然混入的现代DNA。专门从事古DNA研究的实验室拥有高科技洁净室，以最大限度地减少污染。他们还使用针对这种脆弱物质优化的下一代测序技术。 

此外，大多数实验室会检查DNA片段的两端，那里会出现独特的磨损，以确认他们看到的是否确实是古老的。博斯说，使用PLoS ONE 论文中的技术，“你无法轻易判断古DNA中发生的这些化学修饰是否已经发生。”

卡彭认为，许多受测试的生物无法在人类肠道外长时间存活，因此粪便在运输过程中沾染现代DNA而导致假阳性的风险可能相当小。此外，专门的古DNA实验室工作成本高昂，而这种旧技术更易于获取。

胡本纳曾是2021年那篇分析洞穴粪便样本论文团队的一员，他说他对细菌的匹配结果持怀疑态度——因为用这种技术识别古老样本中的细菌可能尤其棘手。然而，考虑到他的团队所发现的，以及我们对寄生虫生物学的了解，他认为关于蠕虫等较大寄生虫的发现则更为可靠。“对我来说，那是可信的，”胡本纳说。

博斯说，如果能在相同的样本上同时使用旧技术和新技术，那将特别有趣。这将清楚地表明，旧技术能够可靠地检测出哪些也能通过更新、最严格的程序显示出来。 

“那会是一个很好的前进方向，”她说。