欧米合作|公元前4900年,云南人吃上了小米

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2023年10月16日,兰州大学董广辉团队和厦门大学王传超团队在 Science Bulletin 上发表了题为 Forager-farmer transition at the crossroads of East and Southeast Asia 4900 years ago 的文章。西湖欧米负责该研究的部分数据分析工作。

文章背景为东亚和东南亚交汇处约4900年前的一个重要历史时期,研究者利用多种分析方法(包括多重同位素、古蛋白质组学、放射性碳定年等),通过分析人类和动植物的遗骸,揭示了小米农业引入的时间、人类饮食习惯的变化以及农耕和狩猎采集者群体之间的生活方式差异。

提供食用小米的放射性碳年代和同位素证据的考古遗址所在地

发掘照片和墓葬中的人类遗骸

研究者通过分析骨胶原碳与氮稳定同位素组成进行骨胶原碳与氮稳定同位素组成来重建人类古饮食,该方法基于不同光合途径(C3、C4 和 CAM*)中碳的固定差异。他们还使用加速器质谱法(AMS)进行了放射性碳定年,为研究提供更准确的年代学信息。此外,研究者还使用古蛋白质组学(paleoproteomic)分析方法,探讨了人类饮食和健康在农耕前后的变化。

*CAM:Crassulacean acid metabolism,即景天酸代谢。这种代谢途径最早在景天科植物中被发现,CAM植物包括菠萝、芦荟、仙人掌、百合、兰花等。

在古蛋白质组学分析环节,研究人员采用压力循环技术(PCT)从人类骨骼样本中提取蛋白质,使用基于质谱的PulseDIA方法采集系统而精确的古蛋白质组图谱,印证了从狩猎到农耕的过渡。

研究者选择了八个人类骨骼样本。根据它们的碳同位素(δ13C)和氮同位素(δ15N)值,以及相关的考古植物学和动物学数据,这些样本被分成了狩猎采集者和农耕社群两组。在排除了来自空白样本和已知的污染蛋白质后,他们鉴定出了2293个肽段和738个独特的蛋白质,其中包括364个独特的人类肽段和120个独特的人类蛋白质。

结果显示,狩猎采集者和农耕社群的蛋白质组成有明显差异。与狩猎采集者相比,农耕社群中的9种独特人类蛋白质表达水平显著上调,而7种人类蛋白质则下调。这些蛋白质从所有独特的人类肽中量化而来,主要与免疫相关和角质硫酸酶解过程有关,暗示了农耕社群在免疫系统和角质硫酸酶解方面的生物学适应性上的变化。

狩猎采集组和农业组之间不同表达的蛋白质

在区分狩猎和采集与农耕方面,考古人类骨骼的蛋白质组图谱与同位素图谱一致,这表明人类的膳食结构和生活方式(定居与非定居)会影响蛋白质的调节。

同位素、考古植物学数据和蛋白质组学分析的综合应用,为我们提供了关于主要生活方式转变期间的饮食和健康变化的新视角使我们得以了解小米农业传播和史前行为动态的关键信息——

约4900年前,小米首次出现在该地区的人类饮食中。在3800到3300年前,人类更多地依赖于植物和动物农业。通过古蛋白质组学分析,研究者发现,农耕和狩猎采集者群体之间的饮食差异也反映在骨骼遗骸中代谢和免疫系统蛋白质的分析结果上。小米种植使人类的定居模式和饮食发生了重大变化,这反过来又影响了健康,蛋白质组图谱很好地反映了这一点。

值得一提的是,此前的考古植物学证据表明,云南在公元前4600年就出现了小米耕作。然而,这篇新的研究结果表明,该地区人类最初食用小米的时间应该在公元前 4900 年左右。

总的来说,这篇研究采用了多种方法,结合了不同类型的数据,对东亚和东南亚地区的史前农耕社会演变提供了深入见解。他们的研究方法和发现对于了解史前时期社会变迁、农业传播和人类适应性具有重要意义。

封面图源自Kayser Ahmad,CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=52092598

论文链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095927323007156?viaihub=

 

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