Идентифициране на нова хомининова кост от пещерата Денисова, Сибир с помощта на пръстови отпечатъци

нова

  • Субекти
  • Обобщение
  • Въведение
  • Резултати
  • ZooMS откриване на остатъци от хоминин
  • DC1227 Micro CT сканиране
  • Радиовъглероден анализ на DC1227
  • Митохондриална ДНК (mtDNA) последователности на проба DC1227
  • Заключения
  • Методи
  • ZooMS
  • Компютърна томография
  • Митохондриален ДНК анализ
  • Извличане на ДНК и подготовка на библиотека.
  • Митохондриално улавяне и секвениране
  • Обработка на последователности и картографиране
  • Филогенетичен анализ
  • Допълнителна информация
  • Допълнителна информация
  • PDF файлове
  • Допълнителна информация
  • Excel файлове
  • Допълнителни данни 1
  • Коментари

Субекти

  • Археология
  • Масова спектрометрия

Обобщение

ДНК секвенирането революционизира нашето разбиране за архаични хора през средния и горния палеолит. За съжаление, докато много палеолитни обекти съдържат голям брой кости, повечето от тях нямат диагностичните характеристики, необходими за традиционната морфологична идентификация. В резултат на това възстановяването на човешки останки от плейстоцена е изключително рядко. За да избегнем този проблем, ние приложихме метод на колагенов пръстов отпечатък върху над 2000 фрагментирани кости от пещерата Денисова, Русия, за да улесним откриването на човешки останки. В резултат на нашия анализ беше идентифицирана единична хомининова кост (Денисова 11), подкрепена от задълбочен анализ на пептидно секвениране и бе установено, че носи митохондриална ДНК от неандерталски тип. Последващото радиовъглеродно датиране разкрива, че костта е на възраст над 50 000 години. Тук ние демонстрираме огромния потенциал, който отпечатъците от колаген имат за идентифициране на останките на хоминин в силно фрагментарни археологически сборища, увеличавайки наличните ресурси за по-широки изследвания върху човешката еволюция.

Въведение

Вкаменелостите на хоминините от пещерата Денисова се оказаха безценни в нашето разбиране за архаични популации от хоминини. Това се подчертава от изключителното състояние на запазване на древни ДНК молекули в някои от костите, възстановени на мястото. Денисованската фаланга (Денисова 3), например, съдържа> 70% ендогенна ДНК, произвеждаща геном с голямо покритие (30x) 7. Въпреки интензивните разкопки в Денисовата пещера, сред хилядите изкопани кости са установени само няколко останки от хоминин. Идентифицираните са зъби или малки размери, обикновено фаланги, които са по-малко склонни да страдат от фрагментация, водеща до загуба на диагностични характеристики. Подобна фрагментация, която се дължи както на екологичната тафономия, така и на месоядната или човешката дейност, води до висок процент на костите, изкопани от този и много други археологически обекти, които не могат да бъдат идентифицирани въз основа на тяхната морфология 3, 8. Само в Източната галерия на Денисовата пещера при разкопки между 2005 и 2013 г. са получени приблизително 135 600 кости; обаче 128 591 не могат да бъдат идентифицирани 8 .

Тук прилагаме метод за идентификация на видовете отпечатъци на колагенов пептид, известен като зооархеология чрез масова спектрометрия (ZooMS), към 2315 неидентифицируеми костни фрагмента, архивирани от пещерата Денисова. Тези недиагностични кости са избрани от материал, изкопан в Източната галерия на пещерата през 2014 г. Размерите на останките варират, обикновено между 3 и 5 см, с кости, които са били достатъчно големи, за да бъдат полезни за по-нататъшен анализ (т.е. т.е. радиовъглероден и ДНК анализ ) за предпочитане избран. В близкото минало анализът на ZooMS е успял да разграничи широк кръг от групи бозайници, включително опитомени таксони 9, 10, диви сухоземни таксони 11, 12 и морска фауна 13, както и някои таксони, които не са бозайници. 14. За да постигне това, ZooMS използва пръстови отпечатъци на пептиди, за да анализира доминиращия протеин в костите, колаген тип 1 (COL1), известен със своята дълготрайност, особено в по-студен климат. Методът е създал колагенови пръстови отпечатъци в проби, датиращи от

Резултати

ZooMS откриване на остатъци от хоминин

По-рано публикувани човешки маркери са обозначени с A - G. Всички номерирани пикове представляват потвърдени последователности, съответстващи на пептиди, наблюдавани в човешки колаген (с изключение на E, който е известен само по сходство с хомоложните маркери при други видове 9).

Изображение в пълен размер

Идентифицираният хоминин екземпляр, DC1227, е изкопан от квадрат A-2, слой 12 на Източната галерия. Преди вземане на проби костта тежи 1,68 g, с максимална дължина 24,7 mm и ширина 8,39 mm. За анализ на ZooMS са взети около 36 mg (фиг. 2). Костта изглежда доста незабележима, без никакви морфологични характеристики или доказателства за умишлена модификация, поради което тя лесно се пропуска при остеологичен анализ.

Изображение в пълен размер

DC1227 Micro CT сканиране

Преди провеждането на допълнителни деструктивни проби за анализ на въглеродни и митохондриални ДНК е извършена микрокомпютърна томография (микро-КТ). Предвид рядкостта на такова откритие, микро КТ се счита за подходящо за идентифициране на области, които са претърпели видима деградация и следователно трябва да се избягват при бъдещи анализи. Резултатите разкриха, че пробата е много плътна, без признаци на деградация на костите, въпреки поредица от диагенетични микропукнатини, които минават по нейната дължина. Три от тези субмикронни пукнатини се простират много близо една до друга през костта, но те не образуват цепнатина и не изглежда да са нарушили структурата на костта. Сканирането също така подчерта степента на киселинно ецване и вдлъбнатини върху повърхността на костите, което може да е резултат от преминаването през храносмилателната система на месоядно животно (фиг. 3). На мястото са идентифицирани редица хищници; Като се има предвид разпространението на хиените в Денисовата пещера, изглежда вероятно костта да е била ецвана през стомашните киселини на хиена 8, 20 .

Изображение в пълен размер

Радиовъглероден анализ на DC1227

57 000 години 21, 22. Ако DC1227 бъде намерен in situ, ще се очаква връщане на възраст над горната граница на радиовъглеродното датиране (> 50 000 години).