古人是怎樣發(fā)酵奶制品的？通過對迄今最早的奶酪制品——新疆小河墓地出土的“奶酪”樣本進行研究，我國科研團隊實現(xiàn)了國際首個古代奶制品遺存宏基因組研究。9月25日，相關研究成果在《細胞》雜志在線發(fā)表。

新疆小河墓地出土、編號為M25的青銅時代奶酪樣本（圖片來自中國科學院大學人文學院 楊益民）

食品發(fā)酵是人類歷史上最古老的利用微生物進行生產(chǎn)實踐的行為，發(fā)酵奶制品可能是最早出現(xiàn)的發(fā)酵食品。不過，盡管人類食用發(fā)酵奶制品的歷史悠久，但目前關于人類歷史上對發(fā)酵微生物的應用和技術交流歷史，以及發(fā)酵微生物本身的演化過程，特別是發(fā)酵微生物在長時間馴化條件下功能性基因的演變知之甚少。

圍繞古代發(fā)酵奶制品，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員付巧妹團隊聯(lián)合中國科學院大學人文學院教授楊益民，以及新疆文物考古研究所、新疆大學、國家文物局考古研究中心等單位，對新疆小河墓地出土的“最古老奶酪”展開了系統(tǒng)性古微生物基因組研究。

付巧妹在中國科學院古脊椎所古DNA超凈室，對奶酪樣本進行實驗

此前，“最古老奶酪”已通過古蛋白質(zhì)組學被鑒定為開菲爾奶酪，它源自開菲爾酸奶，由類似酒曲的開菲爾粒在奶中發(fā)酵而成。然而，歷經(jīng)時間洗禮，其中的乳酸菌含量僅有0.43%~0.55%，很難捕獲。付巧妹團隊歷經(jīng)11年探索，自主設計了乳酸菌全基因組位點探針，從樣本中捕獲富集到64%~80%的乳酸菌，讓古代全基因組研究成為可能。

科研團隊從距今約3500年的3例古老奶酪樣本中，提取出較高質(zhì)量的古代開菲爾中的乳酸菌基因組，進一步確證該奶酪制品由開菲爾乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)。奶制品發(fā)酵技術的傳播在很大程度上伴隨著人類的遷徙和互動，樣本中發(fā)現(xiàn)的微生物群落與歐洲菌株屬于不同分支，這揭開了開菲爾乳酸菌另一條獨立的、東亞內(nèi)陸傳播路線。

古人群通過食用發(fā)酵奶制品攝入大量發(fā)酵微生物，這些有益的共生微生物伴隨著環(huán)境壓力、人類活動、技術文化的變遷，通過長時間與人類體內(nèi)其他腸道微生物群落的相互作用，其本身的基因組也發(fā)生了相應的演變。該研究通過探究數(shù)千年間開菲爾乳酸菌的適應性演化特點，同時反映出古人群與該共生微生物的協(xié)同演化歷史。

微生物與人類的相互作用貫穿了人類數(shù)百萬年的演化歷史，數(shù)以億計的微生物與人類共生，參與到人類體內(nèi)營養(yǎng)的合成與毒素的分解，在人類健康及其與環(huán)境的高度互動中扮演了重要角色?？蒲袌F隊表示，該研究以與人類活動和生業(yè)模式息息相關的共生微生物為突破口，用前所未有的古分子證據(jù)揭開過去人群對微生物的應用馴化和傳播交流歷史，從分子機制層面厘清相關菌株的引入、傳播和演變歷程，為深入理解相關人群技術文化的交流和發(fā)展，與環(huán)境高度動態(tài)的相互作用提供了全新思路和獨特維度。

國際相關專家評價，“這是領域里很罕見的挖掘全新數(shù)據(jù)的古DNA研究”，“這一首例來自考古樣本的共生微生物基因組意義重大，為歐亞草原中部人群的遷徙交流與微生物馴化歷史帶來新認識”。

編輯：李肖