суббота, 13 сентября 2014

15:55

Проникаемость стрелы с обсидиановым наконечником

strator.livejournal.com/29346.html

URL

15:40

Оригинал взят у в Молочная революция и начало животноводстваВ 1970-ых гг. археолог Питер Богуцкий раскапывал участок каменного века в плодородных равнинах центральной Польши. Люди, которые жили там приблизительно 7 000 лет назад, были среди первых фермеров центральной Европы, и они оставили после себя фрагменты глиняной посуды, усеянной крошечными отверстиями. Все выглядело, как если бы глину сосуда перед обжигом много раз проткнули соломенными лучинами.

Богуцкий нашел в литературе другие примеры древней перфорированной глиняной посуды. “Они были настолько необычны, что люди почти всегда включали их в публикации,” говорит Богуцкий, теперь работающий в университете Принстона в Нью-Джерси. Что-то похожее его друг использовал для того, чтобы натереть сыр, поэтому он полагал, что глиняная посуда этого типа как-то могла быть связана с сыроделием. Но у него не было никакого способа проверить его идею.

Тайна черепков сохранялась до 2011 г., когда М. Роффе-Сальку проанализировала жирные остатки, сохраненные в глине. Роффе-Сальку, геохимик в университете Бристоля, нашла следы жиров молока - свидетельство, что ранние фермеры использовали такую глиняную посуду как решето, чтобы отделить жирные частицы молока от жидкой сыворотки. Это делает польские реликвии самым старым известным свидетельством сыроделия в мире.

Во время нового ледникового периода молоко было токсином для взрослых, потому что, в отличие от детей, они не вырабатывали фермент, который разлагал лактозу в молоке. Однако приблизительно 11 000 лет назад, когда сельское хозяйство начало вытеснять охоту и собирательство на Ближнем Востоке, пастухи рогатого скота узнали, как уменьшить лактозу в молочных продуктах до приемлемого уровня, взбивая молоко, чтобы сделать из него сыр или простоквашу. Несколько тысяч лет спустя, в Европе распространилась генетическая мутация, которая дала людям способность переваривать лактозу и пить молоко. Эта адаптация открыла богатый новый источник пищи, которая поддерживала силы при неурожаях.

Эта двухступенчатая революция молока, возможно, была главным фактором, способствовавшим заселению Европы группами фермеров и пастухов с Ближнего Востока. “Они действительно быстро распространяются по Северной Европе с археологической точки зрения,” говорит М. Томас, популяционный генетик в Университетском Колледже Лондон. Та волна эмиграции оставила устойчивый отпечаток на Европе, где, в отличие от многих других областей мира, большинство людей сегодня могут усваивать молоко. “Могло случиться так, что большая пропорция современных европейцев происходит от первых толерантных к лактозе фермеров в Европе,” говорит Томас.

Крепкие желудки

Маленькие дети почти повсеместно могут переварить лактозу в молоке их матери. Но когда они вырастают, большинство выключает ген фермента, расщепляющего лактозу. Только 35 % человеческого населения могут переварить лактозу вне возраста приблизительно семи или восьми лет. “Если Вы – нетолерантны к лактозе, и Вы выпиваете половину пинты молока, Вы заболеваете. Внезапная диарея - дизентерия по существу,” говорит О. Крэйг, археолог в университете Йорка, Великобритания. “Я не говорю, что это смертельно, но это весьма неприятно.”

Большинство людей, которые сохраняют способность переварить молоко, могут проследить свою родословную к Европе, где эта способность связана с единственным нуклеотидом, цитозином, заменяемым на тимин в геномной цепочке ДНК. Есть другие области толерантности к лактозы в Западной Африке, на Ближнем Востоке и в южной Азии, где сходные мутации произошли независимо.

В Европе эта мутация произошла относительно недавно. Томас и его коллеги предположили, что удвоение LP аллели произошло приблизительно 7 500 лет назад и это произошло на территории широких, плодородных равнин Венгрии.

Как только LP аллель появилась, она создала важное преимущество при отборе. В 2004 г. исследователи пришли к выводу, что люди с подобной мутацией произведут на 19 % более плодородное потомство чем те, кто такой мутации не имел.

Это преимущество дало возможность его носителям заселить континент. Но только при условии, что “население имеет является производителем молочных продуктов”, говорит Томас. “Это - cо-развитие генной культуры. Они откармливают на убой друг друга.”

Чтобы исследовать историю этого взаимодействия, Томас объединился с И. Бургером, палеогенетиком в Университете Гутенберга в Майнцеи, и М. Коллинсом, биоархеологом в Университете Йорка. Они организовывали мультидисциплинарный проект по имени LeCHE (Lactase Persistence in the early Cultural History of Europe), который объединил дюжину исследователей из всей Европы.

Изучая человеческую молекулярную биологию и химию, а также археологию древней глиняной посуды, участники LeCHE также надеялись разгадать проблему происхождения современных европейцев. “Это был устойчивый вопрос в археологии - происходим ли мы от ближневосточных фермеров или местных охотников-собирателей,” говорит Томас. Освоили ли автохтонные охотники-собиратели в Европе сельское хозяйство и животноводство? Или оказались вытеснены пришлыми колонистами, благодаря успешной комбинации генов и технологии?

Один из аргументов родился из исследования костных останков, найденных на археологических объектах. Если рогатый скот был одомашнен прежде всего для производства молочных продуктов, телят должны забивать при рождении так, чтобы их матери могли доиться. Рогатый скот, выращиваемый для мяса, забивался позже, когда они достигали полного размера..

Участник LeCHE Ж.-Д. Винь, археозоолог в Национальном Музее Естествознания в Париже на основании изучения образцов костей предполагает, что производство молочных продуктов на Ближнем Востоке может восходить ко времени приблизительно 10 500 лет назад, когда люди там только начали одомашнивать животных. Это имело место только после Ближневосточного неолитической революции - когда экономика, основанная на охоте и собирательстве уступила место сельскому хозяйству.

Сами по себе образцы не говорят, случился ли переход к неолиту в Европе через постепенное развитие или через смену населения, но кости рогатого скота дают важные подсказки. Бургер и несколько других участников LeCHE нашли, что одомашненный рогатый скот в неолитических областях в Европе наиболее близко связан с коровами из Ближнего Востока, а не местным диким зубром. Это - решающий признак того, что пришлые пастухи привели с собой свой скот, вместо того, чтобы одомашнить местный, говорит Бургер. Подобная история появляется из исследований древней человеческой ДНК, восстановленной на нескольких участках в центральной Европе, которые предполагают, что неолитические фермеры не являются потомками охотников-собирателей, которые жили там прежде.

Молоко или мясо

Учитывая, что производство молочных продуктов на Ближнем Востоке началось за тысячи лет до того, как LP аллель появилась в Европе, древние пастухи, должно быть, нашли способы уменьшить концентрации лактозы в молоке. Кажется вероятным, что они делали это, изготавливая сыр или простоквашу. (У ферментных сыров, таких как фета и чеддер есть небольшая фракция лактозы, найденная в свежем молоке; выдержанные твердые сыры, подобные пармезану, е не имеют вовсе).

Чтобы проверить ту теорию, исследователи LeCHE проводили химические тесты с древней глиняной посудой. Грубая, пористая глина содержит достаточно много химических остатков, чтобы различить, какой жир был поглощен во время приготовления: был ли это жир от мяса или от молока. “Это дало нам представление о том, что готовились в такой посуде,” говорит Р. Евершед, химик в Университете Бристоля.

Евершед и сотрудники LeCHE нашли следы молочного жира на ближневосточной глиняной посуде, датируемой по крайней мере 8 500 лет назад, а также польской глиняной посуде, что является ясным свидетельством, того, что пастухи в Европе производили сыр между 6 800 и 7 400 лет назад. К тому времени, молокопродукты стали компонентом неолитической диеты, но животноводство в это время еще не было доминирующей частью экономики.

Следующий шаг потребовал распространения полной устойчивости к лактозе. Бургер обнаружил мутацию в образцах древней человеческой ДНК случившуюся 6 500 лет назад в северной Германии.

Модели, созданные участником LeCHE П. Герболем, популяционным генетиком в Университетском Колледже Лондона, объясняют, как эта черта могла распространиться. При перемещении в Европу ближневосточных неолитических культур их сельское хозяйство и животноводство помогли им при конкуренции с местными охотниками-собирателями. В южной части Европы неолитические фермеры обосновались прежде, чем у них появилась эта мутация. Но поскольку сельскохозяйственное общество расширялось на север и на запад на новые территории, преимущество, предоставленное толерантностью к лактозе, оказывало большое влияние на процесс расселения. “Поскольку на периферии области расселения население растет быстрее, аллель может увеличиться в частоте присутствия,” говорит Герболь.

Сегодня остатки этого процесса все еще видны. В южной Европе толерантность к лактозе встречается относительно редко - меньше чем 40 % в Греции и Турции. В Великобритании и Скандинавии, в отличие от этого, больше чем 90 % взрослых могут переварить молоко.

Завоевание рогатого скота

В раннем Бронзовом веке, приблизительно 5 000 лет назад, аллель LP была распространена в большей части северной и центральной Европы, и животноводство здесь стало доминирующей частью местной культуры. Кости крупного рогатого скота представляют больше чем две трети костных останков на многих археологических участках в центральной и северной Европе.

Исследователи LeCHE все еще спорят, почему способность переваривать молоко стала таким важным преимуществом в этих областях. Томас предполагает, что, поскольку люди двигались на север, молоко являлось для них средством против голода. Молочные продукты - которые можно было хранить дольше в более холодных странах - стали богатым источником калорий, которые были независимы от сельскохозяйственных сезонов или неурожаев.

Другие думают, что молоко помогало, особенно на севере, из-за его относительно высокой концентрации витамина D, питательного вещества, которое могло помочь предотвратить болезни, такие как рахит. Люди естетсвенно синтезируют витамин D только на солнце, в течение зимних месяцев на севере оно светит недостаточно. Тем не менее, толерантность к лактозе также пустила корни в солнечной Испании, бросая сомнение на роль витамина D.

Проект LeCHE может предложить модель того, как на археологические вопросы можно ответить, используя инструменты множества дисциплин. “У них есть много различных инструментов - археология, палеоантропология, химический анализ - все сосредоточились на одном единственном вопросе,” говорит Й Барнс, палеогенетик из Королевского Университета Лондона, который не вовлечен в проект. “Есть много других диетических изменений, которые могли быть изучены таким же образом.”

Например, можно выяснить обособленно происхождение амилазы, фермента, который помогает расщеплять крахмал. Исследователи предположили, что развитие фермента увеличило потребление зерна, которое сопровождало рост сельского хозяйства. Ученые также хотят проследить развитие дегидрогеназы алкоголя, которая крайне важен для расщепления алкоголя и мог бы показать происхождение человеческой потребности в выпивке.

Некоторые из участников LeCHE теперь исследуют далее назад вовремя, как часть проекта под названием BEAN (Bridging the European and Anatolian Neolithic), который смотрит, как первые фермеры и пастухи прокладывали свой путь в Европу. Бургер, Томас и их сотрудники BEAN будут в Турции этим летом, изучая древнюю ДНК в надежде понять, кем были ранние фермеры, и когда они прибыли в Европу.

По пути, они не раз столкнутся с beyaz peynir, соленым овечьим сыром, который турки едят на завтрак. Он очень походит на сыр, который неолитические фермеры здесь ели приблизительно 8 000 лет назад - перед тем как возникновение толерантности к лактозе позволило им пить молоко.

Nature 500, 20-22 (01 августа 2013) doi:10.1038/500020a
http://www.nature.com/news/archaeology-the-milk-revolution-1.13471

@темы: генетика и генеалогия

URL