古老的糞便揭示了祖先的哪些訊息

(SeaPRwire) –   很久以前，在墨西哥杜蘭戈以北的一個洞穴裡，有人拉了肚子。事實上，是不少人多次排便，這些事件分散在大約公元725年至公元920年之間。由於洞穴的乾燥條件，當考古學家在1950年代挖掘該地時，這些糞便保存得相當完好。這些經風化、乾燥且富含纖維的糞便樣本，為科學家們提供了寶貴的線索，讓我們得以了解遠古人類賴以為生的食物種類，以及他們腸道中存在的生物。

這些來自洞穴的沉積物如今已「遊歷」甚廣，被送往對其研究感興趣的各個實驗室。2021年，一個全球合作團隊——或更委婉地稱為「古糞」——以探究他們是否能識別出排便者腸道微生物組中的微生物。

現在，在發表於《PLoS One》的一項新研究中，另一組研究人員對從其中10個糞便中提取的DNA進行了重新審視。他們的結果大致證實了先前的一個發現：這些糞便的製造者是多種寄生蟲的宿主。

寄生蟲的宿主

通常，研究的主要作者、Indiana University的環境微生物學家Drew Capone所研究的糞便都新鮮得多。Capone研究衛生條件如何影響健康。「我們的工作是探討『糞便如何進入環境？環境中哪裡有糞便？基礎設施如何阻止糞便進入環境？然後，糞便對兒科健康有何影響？』」他說。

Capone和他的同事們對使用現代糞便中檢測病原體的技術來分析古代糞便感興趣。這些方法會篩選樣本中的DNA，尋找特定基因，這些基因是蟯蟲等寄生蟲以及致病細菌的標誌。

為了提取DNA，研究人員必須從洞穴中的古糞便中採集樣本。這比他們預期的要困難：「我們必須將這些古老的糞便磨成粉末。我們無法輕易地掰下碎片。」Capone說。他們進行了檢測DNA匹配的程序，結果顯示糞便中存在多種不同的病原體，包括蟯蟲、原生動物寄生蟲賈第蟲，以及各種致病細菌。

許多糞便樣本都檢測出多種生物呈陽性。根據Capone的經驗，在衛生條件差的地方，如此大量的病原體並不少見，這讓他懷疑數個世紀前留下這些糞便的人們也處於類似的境況。

為什麼技術選擇很重要

然而，Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology的兩位古DNA專家Kirsten Bos和Alexander Hubener表示，大多數研究古DNA的實驗室現在都不再使用這些程序。DNA會隨著時間的推移而分解、碎裂。發表在《PLoS ONE》論文中的舊技術，這意味著很難確定你所看到的是真正的古DNA，而不是不小心混入的現代DNA。專門研究古DNA的實驗室都設有高科技潔淨室，以最大限度地減少污染。他們還使用針對這種脆弱物質進行優化的下一代測序技術。

此外，大多數實驗室會檢查DNA片段的末端，那裡會出現獨特的磨損，以確認他們所觀察到的確實是古老的。Bos說，使用《PLoS ONE》論文中的技術，「你無法輕易判斷古DNA中是否發生了這些化學修飾。」

Capone認為，許多受測生物在人體腸道外無法存活很長時間，因此從糞便在傳播過程中沾染現代DNA而產生假陽性的風險可能相當小。此外，專業的古DNA實驗室工作成本高昂，而這種舊技術更易於普及。

Hubener曾是2021年分析該洞穴糞便樣本團隊的一員，他表示他對與細菌匹配的結果持懷疑態度——用這種技術在古代樣本中識別細菌尤其棘手。然而，考慮到他的團隊發現的結果，以及我們對寄生蟲生物學的了解，他表示關於蠕蟲等較大寄生蟲的發現則更為可靠。「對我來說，那是可信的，」Hubener說。

Bos說，如果能將舊技術和新技術應用於相同的樣本，那將會特別有趣。這樣就能清楚地了解舊技術能夠可靠地檢測出哪些也出現在更新、更嚴格程序中的內容。

「那將是向前邁出的非常好的一步，」她說。