DNA van kauwgom uit het stenen tijdperk werpt licht op

DNA van kauwgom uit het stenen tijdperk werpt licht op dieet en ziekte bij de oude jager-verzamelaars van Scandinavië

Een afgietsel van een van de stukjes gekauwde pek. Verner Alexandersen, Verstrekte auteur

Zo’n 9.700 jaar geleden, op een herfstdag, kampeerde een groep mensen aan de westkust van Scandinavië. Het waren jager-verzamelaars die in het gebied hadden gevist, gejaagd en grondstoffen hadden verzameld.

Sommige tieners, zowel jongens als meisjes, kauwden op hars om lijm te maken, net na het eten van forel, hert en hazelnoten. Door een ernstige tandvleesontsteking (parodontitis) had een van de tieners problemen met het eten van het kauwbare hertenvlees en met het bereiden van de hars door erop te kauwen.

Deze momentopname van het Mesolithicum, vlak voordat de Europeanen landbouw gingen bedrijven, is afkomstig van een door ons uitgevoerde analyse van DNA dat achterbleef in de gekauwde hars, nu gepubliceerd in Scientific Reports.

De locatie staat nu bekend als Huseby Klev, ten noorden van Göteborg, Zweden. Het werd begin jaren 1990 door archeologen opgegraven en leverde ongeveer 1.849 vuurstenen artefacten en 115 stukjes hars (mastiek) op. De vindplaats is radiokoolstof gedateerd tussen 10.200 en 9.400 jaar geleden, waarbij een van de stukken hars gedateerd is op 9.700 jaar geleden.

Sommige stukken hars hebben tandafdrukken, wat erop wijst dat kinderen, eigenlijk tieners, erop gekauwd hebben. Gekauwde brokken, vaak met afdrukken van tanden, vingerafdrukken of beide, zijn niet ongewoon om te vinden in Mesolithische vindplaatsen.

De stukjes hars die we hebben geanalyseerd waren gemaakt van pek van berkenschors, waarvan bekend is dat het vanaf het Midden-Paleolithicum werd gebruikt als kleefstof in de technologie van stenen werktuigen. Ze werden echter ook gekauwd voor recreatieve of medicinale doeleinden in traditionele samenlevingen.

Van een verscheidenheid aan stoffen met vergelijkbare eigenschappen, zoals harsen van naaldbomen, natuurlijk bitumen en andere plantaardige gommen, is bekend dat ze op analoge wijze werden gebruikt in vele delen van de wereld.

De kracht van DNA

In sommige harsen was de helft van het geëxtraheerde DNA van menselijke oorsprong. Dit is veel vergeleken met wat we vaak vinden in oude botten en tanden.

Het vertegenwoordigt enkele van de oudste menselijke genomen uit Scandinavië. Het heeft een specifiek voorouderprofiel dat veel voorkomt bij de Mesolithische jager-verzamelaars die daar ooit leefden.

Een deel van de hars bevat mannelijk menselijk DNA, terwijl andere vrouwelijk DNA bevatten. We denken dat tieners van beide geslachten lijm bereidden voor gebruik bij het maken van gereedschap, zoals het bevestigen van een stenen bijl aan een houten handvat.

Maar hoe zit het met de andere helft van het DNA dat van niet-menselijke oorsprong was? Het meeste van dit DNA is afkomstig van organismen zoals bacteriën en schimmels die in de mastiek hebben geleefd sinds het 9.700 jaar geleden werd weggegooid. Maar een deel was afkomstig van bacteriën die in de mens leefden die erop kauwde, samen met materiaal waar de mens op had gekauwd voordat hij de berkenschors pek in zijn mond stopte.

Het analyseren van al dit DNA is een veeleisende taak en betreedt nieuw terrein. We moesten zowel bestaande computerhulpmiddelen aanpassen als enkele nieuwe analytische strategieën ontwikkelen. Als zodanig is dit werk het startpunt geworden voor het ontwikkelen van een nieuwe workflow voor dit soort analyses.

Dit omvat het ontginnen van het DNA met behulp van verschillende strategieën om het te karakteriseren, het proberen samen te voegen van korte DNA-fragmenten tot langere fragmenten en het gebruik van machine learning-technieken om uit te zoeken welke DNA-fragmenten behoren tot pathogenen (schadelijke micro-organismen). Het gaat ook om het vergelijken van de gegevens met wat we zien in de monden van moderne mensen met tandbederf (cariës) en parodontitis.

Hogere organismen

Natuurlijk vonden we het soort bacteriën dat je zou verwachten in een oraal microbioom, het scala aan natuurlijk voorkomende micro-organismen in de mond. We vonden ook sporen van bacteriën die betrokken zijn bij aandoeningen zoals tandbederf of cariës (Streptococcus mutans) en systemische ziekten zoals de ziekte van Hib en endocarditis. Er waren ook bacteriën die abcessen kunnen veroorzaken.

Hoewel deze pathogene micro-organismen met een verhoogde frequentie aanwezig waren, lagen ze niet duidelijk boven het niveau dat verwacht wordt voor een gezond orale microbioom. Er is dus geen sluitend bewijs dat de leden van de groep leden aan ziekten waarmee deze micro-organismen in verband worden gebracht.

Wat we wel vonden, was een overvloed aan bacteriën die in verband worden gebracht met ernstige tandvleesaandoeningen – parodontitis. Toen we een machine learning strategie toepasten (in dit geval een techniek genaamd Random Forest modelling) kwamen we tot de conclusie dat het meisje dat op een van de stukjes hars kauwde waarschijnlijk had geleden aan parodontitis – met meer dan 75% waarschijnlijkheid.

We vonden ook DNA van grotere organismen dan alleen bacteriën. We vonden DNA van edelherten, bruine forel en hazelnoten. Dit DNA kwam waarschijnlijk van materiaal waar de tieners op gekauwd hadden voordat ze de berkenpek in hun mond stopten.

We moeten echter een beetje voorzichtig zijn, want wat we precies vinden is ook afhankelijk van de vergelijkingsgegevens die we hebben. Omdat genomen van eukaryotische organismen – de groep waartoe planten en dieren behoren – groter en complexer zijn dan die van micro-organismen, is het ingewikkelder om een eukaryotisch genoom van hoge kwaliteit samen te stellen.

Er zijn minder eukaryotische genomen in de monsters van hars, en ze zijn van lagere kwaliteit. Dit betekent dat onze beekforel bijvoorbeeld misschien niet echt een beekforel is, maar we weten in ieder geval zeker dat hij van de zalmfamilie is.

We hebben ook veel DNA van vossen gevonden, maar dit is moeilijker te interpreteren. Het kan zijn dat vossenvlees deel uitmaakte van het dieet, maar deze tieners zouden ook op pezen en vachten van vossen gekauwd kunnen hebben voor gebruik in textiel. Het DNA van de vos kan ook afkomstig zijn van territoriummarkering en in de hars terecht zijn gekomen nadat het was uitgespuugd.

Maar wat we nu zeker weten is een grote stap in het begrijpen van deze fascinerende verslagen van de menselijke cultuur uit het stenen tijdperk. Naarmate we er meer analyseren, kunnen er nog meer verrassingen aan het licht komen.

Het Gesprek

Anders Götherström ontvangt financiering van: de Zweedse Onderzoeksraad (2019-00849_VR), Riksbankens Jubileumsfond (P16-0553:1)

Emrah Kırdök werkt niet voor, is geen adviseur van, heeft geen aandelen in of ontvangt geen financiering van een bedrijf of organisatie die baat zou hebben bij dit artikel en heeft geen relevante banden bekendgemaakt buiten zijn academische aanstelling.

Ubergeek Loves Coolblue

Zou je na het lezen van deze artikel een product willen aanschaffen?
Bezoek dan Coolblue en ontdek hun uitgebreide assortiment.