古代基因组和蛋白质组帮助揭示意想不到的起源和文化联系

小河墓地位于中国西部新疆塔里木盆地，是一座青铜时代墓葬，拥有300多座墓葬，是迄今为止在单个地点发现的木乃伊数量最多的墓地。位于东西方文化交汇处的丝绸之路上，船棺中自然木乃伊化的人类遗骸可追溯至公元前2000年至公元200年左右，引发了对其神秘起源的猜测。

尽管有些人认为这些木乃伊的起源是伊朗高原的早期农民，但许多人认为它们的起源是高加索人种——从俄罗斯南部黑海地区大草原迁徙的颜那雅牧民的后裔——因为他们的“西方”外貌、服装、农牧经济。这引起了全球对这些考古遗迹的关注。

为了解开这个谜团，来自吉林大学、古脊椎动物与古人类研究所、马克斯·普朗克进化人类学研究所、韩国首尔国立大学和哈佛大学的一个国际科学家团队生成并分析了来自13个国家的全基因组数据。已知最早的塔里木盆地木乃伊，可追溯到约公元前2,100至1,700年，以及来自邻近的准噶尔盆地的五个木乃伊，可追溯到约公元前3,000至2,800年。

《自然》杂志上发表的一篇题​​为“青铜时代塔里木盆地木乃伊的基因组起源”的文章报道了这项针对新疆维吾尔自治区史前人群的首次基因组规模研究。

与他们的预期相反，基因组研究发现塔里木盆地的木乃伊并不是该地区的新来者，而是似乎是古代北欧亚人的直系后裔——这是一个曾经广泛分布的更新世种群，在上一个冰河时代末期几乎消失了。该种群在当今种群的基因组中仅存有一小部分，其中西伯利亚和美洲的土著种群所占比例最高，约为40%。

与当今的种群相比，塔里木盆地木乃伊的基因组没有显示出与其他全新世群体的混合，这表明它们的基因隔离。

“考古遗传学家长期以来一直在寻找全新世古代北欧亚人群，以更好地了解内欧亚大陆的遗传历史。我们在最意想不到的地方发现了一个，”该研究的资深作者、首尔国立大学生物科学教授ChoongwonJeong说。

对邻近准噶尔盆地木乃伊的基因组分析表明，它们不仅是当地人群的后裔，也是西部草原牧民的后裔，与青铜时代早期的雅马尼亚有着密切的遗传联系。青铜时代早期准噶尔人的基因特征也有助于澄清其他养牛群体(Chemurchek)的祖先，这些群体后来向北传播到阿尔泰山脉并进入蒙古。

“这些发现增强了我们对颜那亚血统向东扩散以及他们第一次遇到内亚人群时发生混合的情况的理解，”该研究的共同主要作者、印度理工学院教授ChaoNing说。北京大学考古文博学.

整个青铜时代塔里木盆地周围广泛的基因混合使得塔里木盆地木乃伊没有表现出基因混合的证据变得更加引人注目。然而，他们并没有在文化上孤立。

典型的小河船棺橹。棺材上覆盖着一张牛皮。[李文英/新疆文物考古研究所]

膳食蛋白质被困在钙化的牙菌斑(牙结石)中，并保存个人饮食的记录。对塔里木木乃伊中的牙结石进行的蛋白质组学分析表明，牛、绵羊和山羊的乳制品业已被建国人口所实践，并且它们与邻近的文化、美食和技术有关。

“尽管在基因上与世隔绝，但塔里木盆地青铜时代的人们在文化上却非常国际化——他们以来自西亚的小麦和奶制品、来自东亚的小米以及来自中亚的麻黄等药用植物为基础烹制美食，”克里斯蒂娜·瓦里纳说该研究的资深作者、哈佛大学人类学教授、德国莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所研究组组长。

“膳食DNA很难从牙结石中恢复，并且DNA不能用于轻松地区分特定的膳食来源(例如肉与奶)。蛋白质组学更适合在这种背景下研究古代饮食，”Warinner解释道。

对古代基因组进行测序的技术挑战之一是DNA损伤。“古代DNA的长度很短，并且包含特定形式的损伤(胞嘧啶脱氨)。我们利用这种预期的损伤形式来验证DNA片段是否古老，并确保准确的序列调用。为了分析古代DNA序列，我们使用了专门为分析古代DNA超短片段而设计的软件管道，”Warinner解释道。

论文中提出的新基因组和蛋白质组数据建立在数十年艰苦的考古工作的基础上，这些工作加深了对塔里木盆地早期居民生活方式和文化的了解。Warinner澄清说：“我们能够为这一丰富的知识体系贡献新的基因组和蛋白质组数据，包括塔里木盆地木乃伊的第一个全基因组序列。与我们的考古学家同事和合著者一起，我们已经能够重建4000多年前首次定居塔里木盆地的人群的更完整、更复杂的图景。”

“重建塔里木盆地木乃伊的起源对我们对该地区的认识产生了变革性的影响，我们将继续对其他时代的古人类基因组进行研究，以更深入地了解欧亚草原上的人类迁徙历史，”该研究的资深作者、吉林大学生命科学学院教授YinquiuCui说。

沃里纳说，未来对塔里木盆地种群的古基因组学和考古学研究将集中于更好地了解塔里木盆地种群的后来历史及其在丝绸之路贸易网络崛起中的作用。

作者总结道，塔里木木乃伊基因组为全新世人口基因建模和重建亚洲人口历史提供了关键参考点。

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