在塔克拉玛干沙漠之中，隐藏着一个古老而神秘的墓地——小河墓地，这里埋藏着佩戴奇异装饰的木乃伊“小河公主”。在“小河公主”颈部、胸部和身侧散布着的奶酪块引人注目。
在三千多年前，奶酪是如何制作出来的？与我们今天的奶酪有何不同？它们背后又隐藏着哪些不为人知的历史？
我国的科研团队通过从小河墓地出土的“奶酪”样本中获取到高质量的古代乳酸菌基因组，成功实现了国际首个古代奶制品遗存宏基因组研究。近日，相关研究成果在《细胞》杂志在线发表。
新疆小河墓地出土、编号为M25的青铜时代奶酪样本（图片来自中国科学院大学人文学院 杨益民）
“这是世界上发现的最古老的奶酪样本。”该论文通讯作者、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员付巧妹说，“像奶酪这样的食物很难保存数千年，因此这是一个宝贵机会。详细研究古代奶酪可以帮助我们更好地了解祖先的饮食和文化。”
由此，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员付巧妹团队联合中国科学院大学人文学院教授杨益民，以及新疆文物考古研究所、新疆大学、国家文物局考古研究中心等单位，对新疆小河墓地出土的“最古老奶酪”展开了系统性古微生物基因组研究。
图源：北京日报
付巧妹在中国科学院古脊椎所古DNA超净室，对奶酪样本进行实验此前，“最古老奶酪”已通过古蛋白质组学被鉴定为开菲尔奶酪，这表明新疆小河居民在青铜时代已利用发酵微生物来发酵奶制品的古老智慧和制作工艺。
然而，历经时间洗礼，其中的乳酸菌含量仅有0.43%~0.55%，很难捕获。付巧妹团队历经11年探索，通过设计70余万个捕获探针，将开菲尔奶酪样品中的乳酸菌DNA从0.43%-0.55%富集提升至64%-80%，使得第一例古代发酵微生物的全基因组研究成为可能。
通过提取分析奶酪样本中的哺乳动物线粒体DNA，研究发现小河居民是用牛或者山羊这些家畜来产奶并制作奶酪的。
值得一提的是，小河居民用来产奶的山羊并不是东亚内陆的驯化山羊，而是新石器时代以后伴随草原牧民迁徙而广泛分布在欧亚大陆的一个支系，这很可能是青铜时代小河居民与草原牧民互动交流的结果，也折射出小河地区畜牧业发展可能的来源。
通过从奶酪样本中重建古代开菲尔乳酸菌基因组，并结合欧亚大陆不同地区现代开菲尔乳酸菌基因组进行系统发育关系分析，研究发现开菲尔乳酸菌存在欧洲和东亚两个重要支系。
欧洲支系主要包括来自欧洲以及亚洲沿海和岛屿地区的菌株，符合从高加索扩散到欧洲及亚洲和东南亚沿海地区的扩散路线。
开菲尔乳酸菌（Lactobacillus kefiranofaciens）菌株的系统发育树。图源：中科院之声
小河居民用于发酵开菲尔奶酪的古代新疆菌株与现代西藏菌株则属于东亚支系，且古代新疆菌株位于该支系的基部位置，这说明开菲尔乳酸菌及其发酵技术存在另一条从新疆传播到西藏等东亚其他内陆地区的新的、独立的传播路线。
由此可知，欧亚大陆不同地区古人群在应用和驯化开菲尔乳酸菌的过程中，有过不同的迁徙和交流路线。
古人群通过食用发酵奶制品摄入大量发酵微生物，这些有益的共生微生物伴随着环境压力、人类活动、技术文化的变迁，通过长时间与人类体内其他肠道微生物群落的相互作用，其本身的基因组也发生了相应的演变。该研究通过探究数千年间开菲尔乳酸菌的适应性演化特点，同时反映出古人群与该共生微生物的协同演化历史。
科研团队表示，该研究以与人类活动和生业模式息息相关的共生微生物为突破口，用前所未有的古分子证据揭开过去人群对微生物的应用驯化和传播交流历史，从分子机制层面厘清相关菌株的引入、传播和演变历程，为深入理解相关人群技术文化的交流和发展，与环境高度动态的相互作用提供了全新思路和独特维度。
国际相关专家评价，“这是领域里很罕见的挖掘全新数据的古DNA研究”，“这一首例来自考古样本的共生微生物基因组意义重大，为欧亚草原中部人群的迁徙交流与微生物驯化历史带来新认识”。
监制 / 热斯克力德
