H35 (Askhåla nummer 35) koproliter från den arkeologiska platsen Xiaosungang, Anhui-provinsen, Kina. Kredit:Jada Ko, med tillstånd från Anhui Provincial Institute of Cultural Relics and Archaeology
Ny metod för att urskilja källor till forntida avföring gör detta arkeologiska fynd mycket mer informativt.
Den arkeologiska journalen är full av avföring, en potentiell guldgruva för insikter i forntida hälsa och kost, parasitutveckling och mikrobiomets ekologi och evolution. Det största problemet för forskare är att avgöra vems avföring som undersöks. En ny studie publicerad i tidskriften PeerJ , ledd av Maxime Borry och Christina Warinner från Max Planck Institute for Science of Human History (MPI-SHH), presenterar "CoproID:en pålitlig metod för att sluta källor till paleofeces."
Maskininlärning möjliggör tillförlitlig klassificering
Efter tusentals år kan källan till en viss bit av avföring vara svår att fastställa. Att skilja avföring från människor och hundar är särskilt svårt:de är lika i storlek och form, förekommer på samma arkeologiska platser och har liknande sammansättningar. Dessutom fanns hundar på menyn i många forntida samhällen, och våra hundvänner har en tendens att tappa mänsklig avföring, vilket gör enkla genetiska tester problematiska, eftersom sådana analyser kan returnera DNA från båda arterna.
Scanning Electron Microscopy (SEM) bild av ett Amaranth-pollenkorn i koprolit från den arkeologiska platsen Cueva de los Muertos Chiquitos, Rio Zape Valley, Durango, Mexiko. Kredit:Karl Reinhard
För att få tillgång till insikterna i paleofeces utvecklade forskarna coproID (coprolite identification). Metoden kombinerar analys av forntida värd-DNA med en maskininlärningsmjukvara som tränas på mikrobiomer i modern avföring. Genom att tillämpa coproID på både nyligen sekvenserade och tidigare publicerade datauppsättningar kunde teamet av forskare från MPI-SHH, Harvard University och University of Oklahoma på ett tillförlitligt sätt förutsäga källorna till forntida avföring, vilket visar att en kombination av värd-DNA och den distinkta kolonier av mikrober som lever inuti människor och hundar gör att deras avföring kan särskiljas exakt.
Klassificeringsförmåga ger insikter om matsmältningshälsa
"Ett oväntat fynd av vår studie är insikten att den arkeologiska journalen är full av hundbajs", säger professor Christina Warinner, senior författare till studien. Men Warinner förväntar sig också att coproID kommer att ha bredare tillämpningar, särskilt inom kriminalteknik, ekologi och mikrobiomvetenskap.
Scanning Electron Microscopy (SEM) bild av ett squashpollenkorn i koprolit från den arkeologiska platsen Cueva de los Muertos Chiquitos, Rio Zape Valley, Durango, Mexiko. Kredit:Karl Reinhard
Förmågan att noggrant identifiera källan till arkeologisk avföring möjliggör en direkt undersökning av förändringar i strukturen och funktionen hos den mänskliga tarmmikrobiomet genom tiden, vilket forskarna hoppas kommer att ge insikter om matintoleranser och en mängd andra frågor inom människors hälsa. "Att identifiera mänskliga koproliter borde vara det första steget för analys av forntida mänsklig mikrobiom", säger studiens första författare, Maxime Borry.
"Med ytterligare data om tarmmetagenomerna hos icke-västerniserade landsbygdshundar kommer vi att bättre kunna klassificera ännu äldre hundavföring som att de faktiskt är hundar, i motsats till "osäker", tillägger Borry. I takt med att katalogen över människors och hunds mikrobiomdata växer kommer coproID att fortsätta att förbättra sina klassificeringar och bättre hjälpa forskare som möter paleofeces i en rad geografiska och historiska sammanhang.
Referens:"CoproID förutsäger källan till coprolites och paleofeces med hjälp av mikrobiomsammansättning och värd-DNA-innehåll" av 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 och Christina Warinner, 17 april 2020, PeerJ .
DOI:10.7717/peerj.9001
