長期以來，大多數(shù)考古學(xué)家都認(rèn)為埋藏考古發(fā)現(xiàn)的沉積物是挖掘過程中不重要的副產(chǎn)品。然而，最近幾年的研究表明，沉積物中可能含有古老的生物分子，包括DNA。萊比錫馬克斯·普朗克進(jìn)化人類學(xué)研究所研究員、該研究的高級作者馬蒂亞斯·邁耶說：“從沉積物中提取古代人類和動物DNA，為研究古代人類和其他生物在骨骼遺骸稀少或缺失的地點的地理和時間分布提供了令人振奮的新機(jī)會?！?。

為了研究沉積物中DNA的來源，馬克斯·普朗克的研究人員與一個國際地質(zhì)考古學(xué)家小組合作，在微觀尺度上研究沉積物中的DNA保存。該小組是應(yīng)用地質(zhì)技術(shù)重建沉積物和遺址形成的考古學(xué)家。他們使用了未受干擾的沉積物塊，這些沉積物塊之前已從考古現(xiàn)場移除，并浸泡在合成塑料（聚酯）樹脂中。將硬化塊帶到實驗室，切片進(jìn)行顯微成像和基因分析。

研究人員成功地從非洲、亞洲、歐洲和北美的一組沉積物中提取了DNA，這些沉積物早在40年前就準(zhǔn)備好了。“盡管這些基因塊通常被儲存在塑料中數(shù)十年，但它們是古代DNA（包括起源于人類的DNA）的極好來源，這一事實提供了一個巨大的未開發(fā)基因信息庫。這項研究開啟了古代DNA研究的新紀(jì)元，將重新訪問實驗室中儲存的樣本，允許分析長期以來一直被回填的位點，這將有助于在大流行的世界里，考慮到旅行限制和地點不易接近，這一點尤其重要，”澳大利亞弗林德斯大學(xué)的邁克·莫利說，他領(lǐng)導(dǎo)了一些地質(zhì)考古分析。

沉積物基質(zhì)中微量殘留物的豐度

科學(xué)家們使用了杰尼索瓦洞穴的沉積物塊，該洞穴位于西伯利亞中南部的阿爾泰山脈，在那里，尼安德特人、杰尼索瓦人和現(xiàn)代人的古代DNA被提取出來，并表明小的有機(jī)顆粒產(chǎn)生的DNA比隨機(jī)取樣的沉積物多。Vera Aldeias說：“這清楚地表明，從杰尼索瓦洞穴沉積物中提取古哺乳動物DNA的高成功率來自沉積物基質(zhì)中豐富的微量殘留物，而不是來自糞便、體液或分解細(xì)胞組織中游離的細(xì)胞外DNA，這些細(xì)胞組織可能吸附在礦物顆粒上?！保咸蜒腊柤泳S大學(xué)的研究和研究者合著者。莫利說：“這項研究更接近于準(zhǔn)確了解古代DNA在沉積物中的保存位置和保存條件?！?。

研究中描述的方法允許對沉積物進(jìn)行高度定域的微尺度采樣，以進(jìn)行DNA分析，并表明古DNA（aDNA）在沉積物中的分布并不均勻；而且特定的沉積物特征比其他特征更有利于古DNA的保存?！皩⒊练e物aDNA與考古微觀環(huán)境聯(lián)系起來，意味著我們還可以解決沉積沉積物之間aDNA物理運(yùn)動的可能性，”德國森肯堡人類進(jìn)化與古環(huán)境中心的研究員蘇珊·門策說。

這項研究的主要作者迪揚(yáng)多·馬西拉尼（Diyendo Massilani）僅能從幾毫克的沉積物中提取大量尼安德特人DNA。他可以確定留下DNA的個體的性別，并表明他們屬于一個尼安德特人的群體，該尼安德特人的基因組以前是從洞穴中發(fā)現(xiàn)的一塊骨頭碎片重建而來的。他說：“這些塑料嵌入沉積物的小樣本中的尼安德特人DNA比我們通常在松散材料中發(fā)現(xiàn)的要集中得多?！?。“通過這種方法，未來將有可能從一小塊固化沉積物中分析許多不同古代人類個體的DNA。想到這一點很有趣，因為他們在數(shù)萬年前把這個洞穴用作廁所。”