Koprolity H35 (Popielnik numer 35) ze stanowiska archeologicznego Xiaosungang w prowincji Anhui w Chinach. Źródło:Jada Ko, dzięki uprzejmości Prowincjonalnego Instytutu Zabytków Kulturowych i Archeologii Anhui
Nowa metoda rozpoznawania źródeł starożytnych odchodów sprawia, że to archeologiczne znalezisko jest znacznie bardziej pouczające.
Zapis archeologiczny jest zaśmiecony kałem, potencjalną kopalnią złota dla wglądu w starożytne zdrowie i dietę, ewolucję pasożytów oraz ekologię i ewolucję mikrobiomu. Głównym problemem dla badaczy jest ustalenie, czyj kał jest badany. Ostatnie badanie opublikowane w czasopiśmie PeerJ , kierowany przez Maxime Borry i Christinę Warinner z Instytutu Nauki o Historii Człowieka im. Maxa Plancka (MPI-SHH), przedstawia „CoproID:niezawodną metodę określania źródeł paleofecesów”.
Uczenie maszynowe umożliwia niezawodną klasyfikację
Po tysiącach lat trudno ustalić źródło danego kawałka kału. Odróżnienie odchodów ludzkich i psich jest szczególnie trudne:są one podobnej wielkości i kształtu, występują na tych samych stanowiskach archeologicznych i mają podobny skład. Ponadto psy były w jadłospisie wielu starożytnych społeczeństw, a nasi psi przyjaciele mają tendencję do żerowania na ludzkim odchodach, co sprawia, że proste testy genetyczne są problematyczne, ponieważ takie analizy mogą zwrócić DNA obu gatunków.
Zdjęcie ze skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) ziarna pyłku amarantusa w koprolicie ze stanowiska archeologicznego Cueva de los Muertos Chiquitos, dolina Rio Zape, Durango, Meksyk. Źródło:Karl Reinhard
Aby uzyskać dostęp do spostrzeżeń zawartych w paleofeces, naukowcy opracowali coproID (identyfikacja koprolitu). Metoda ta łączy analizę starożytnego DNA gospodarza z oprogramowaniem do uczenia maszynowego wyszkolonym na mikrobiomach współczesnego kału. Stosując coproID zarówno w nowo zsekwencjonowanych, jak i wcześniej opublikowanych zestawach danych, zespół naukowców z MPI-SHH, Harvard University i University of Oklahoma był w stanie wiarygodnie przewidzieć źródła starożytnego kału, wykazując, że połączenie DNA gospodarza i odrębnego kolonie drobnoustrojów żyjących wewnątrz ludzi i psów pozwalają na dokładne rozróżnienie ich odchodów.
Możliwość klasyfikacji zapewnia wgląd w stan układu pokarmowego
„Jednym nieoczekiwanym odkryciem naszego badania jest uświadomienie sobie, że zapis archeologiczny jest pełen psiej kupy” – mówi profesor Christina Warinner, starsza autorka badania. Jednak Warinner spodziewa się również, że coproID będzie miał szersze zastosowania, zwłaszcza w dziedzinie medycyny sądowej, ekologii i mikrobiomu.
Obraz z mikroskopu elektronowego skaningowego (SEM) przedstawiający ziarno pyłku dyni w koprolicie ze stanowiska archeologicznego Cueva de los Muertos Chiquitos, Dolina Rio Zape, Durango, Meksyk. Źródło:Karl Reinhard
Zdolność do dokładnej identyfikacji źródła kału archeologicznego umożliwia bezpośrednie badanie zmian w strukturze i funkcji mikrobiomu jelitowego człowieka na przestrzeni czasu, co, jak mają naukowcy, zapewni wgląd w nietolerancje pokarmowe i wiele innych problemów związanych ze zdrowiem człowieka. „Identyfikacja ludzkich koprolitów powinna być pierwszym krokiem do analizy starożytnego ludzkiego mikrobiomu” – mówi pierwszy autor badania, Maxime Borry.
„Dzięki dodatkowym danym na temat metagenomów jelitowych niezachodnich psów wiejskich będziemy mogli lepiej klasyfikować jeszcze starsze psie odchody jako w rzeczywistości psie, a nie „niepewne” – dodaje Borry. Wraz ze wzrostem katalogu danych o mikrobiomach ludzi i psów, coproID będzie nadal ulepszać swoje klasyfikacje i lepiej pomagać badaczom, którzy napotykają paleofekcje w różnych kontekstach geograficznych i historycznych.
Odniesienie:„CoproID przewiduje źródło koprolitów i paleofecesów przy użyciu składu mikrobiomu i zawartości DNA gospodarza” autorstwa Maxime Borry, Bryan Cordova, Angela Perri, Marsha Wibowo, Tanvi Prasad Honap, Jada Ko, Jie Yu, Kate Britton, Linus Girdland-Flink , Robert C. Power, Ingelise Stuijts, Domingo C. Salazar-García, Courtney Hofman, Richard Hagan, Thérèse Samdapawindé Kagoné, Nicolas Meda, Helene Carabin, David Jacobson, Karl Reinhard, Cecil Lewis, Aleksandar Kostic, Choongwon Jeong, Alexander Herbig, Alexander Hübner i Christina Warinner, 17 kwietnia 2020 r., PeerJ .
DOI:10.7717/peerj.9001
