长期以来，大多数考古学家都认为埋藏考古发现的沉积物是挖掘过程中不重要的副产品。然而，最近几年的研究表明，沉积物中可能含有古老的生物分子，包括DNA。莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所研究员、该研究的高级作者马蒂亚斯·迈耶说：“从沉积物中提取古代人类和动物DNA，为研究古代人类和其他生物在骨骼遗骸稀少或缺失的地点的地理和时间分布提供了令人振奋的新机会。”。

为了研究沉积物中DNA的来源，马克斯·普朗克的研究人员与一个国际地质考古学家小组合作，在微观尺度上研究沉积物中的DNA保存。该小组是应用地质技术重建沉积物和遗址形成的考古学家。他们使用了未受干扰的沉积物块，这些沉积物块之前已从考古现场移除，并浸泡在合成塑料（聚酯）树脂中。将硬化块带到实验室，切片进行显微成像和基因分析。


研究人员成功地从非洲、亚洲、欧洲和北美的一组沉积物中提取了DNA，这些沉积物早在40年前就准备好了。“尽管这些基因块通常被储存在塑料中数十年，但它们是古代DNA（包括起源于人类的DNA）的极好来源，这一事实提供了一个巨大的未开发基因信息库。这项研究开启了古代DNA研究的新纪元，将重新访问实验室中储存的样本，允许分析长期以来一直被回填的位点，这将有助于在大流行的世界里，考虑到旅行限制和地点不易接近，这一点尤其重要，”澳大利亚弗林德斯大学的迈克·莫利说，他领导了一些地质考古分析。


沉积物基质中微量残留物的丰度


科学家们使用了杰尼索瓦洞穴的沉积物块，该洞穴位于西伯利亚中南部的阿尔泰山脉，在那里，尼安德特人、杰尼索瓦人和现代人的古代DNA被提取出来，并表明小的有机颗粒产生的DNA比随机取样的沉积物多。Vera Aldeias说：“这清楚地表明，从杰尼索瓦洞穴沉积物中提取古哺乳动物DNA的高成功率来自沉积物基质中丰富的微量残留物，而不是来自粪便、体液或分解细胞组织中游离的细胞外DNA，这些细胞组织可能吸附在矿物颗粒上。”，葡萄牙阿尔加维大学的研究和研究者合著者。莫利说：“这项研究更接近于准确了解古代DNA在沉积物中的保存位置和保存条件。”。


研究中描述的方法允许对沉积物进行高度定域的微尺度采样，以进行DNA分析，并表明古DNA（aDNA）在沉积物中的分布并不均匀；而且特定的沉积物特征比其他特征更有利于古DNA的保存。“将沉积物aDNA与考古微观环境联系起来，意味着我们还可以解决沉积沉积物之间aDNA物理运动的可能性，”德国森肯堡人类进化与古环境中心的研究员苏珊·门策说。


这项研究的主要作者迪扬多·马西拉尼（Diyendo Massilani）仅能从几毫克的沉积物中提取大量尼安德特人DNA。他可以确定留下DNA的个体的性别，并表明他们属于一个尼安德特人的群体，该尼安德特人的基因组以前是从洞穴中发现的一块骨头碎片重建而来的。他说：“这些塑料嵌入沉积物的小样本中的尼安德特人DNA比我们通常在松散材料中发现的要集中得多。”。“通过这种方法，未来将有可能从一小块固化沉积物中分析许多不同古代人类个体的DNA。想到这一点很有趣，因为他们在数万年前把这个洞穴用作厕所。”