青铜时代的乳酸杆菌基因组揭示了开菲尔奶酪的起源

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科学家首次成功提取并分析了在中国塔里木盆地木乃伊旁边发现的古代奶酪样本的 DNA，这些样本可追溯到大约 3,600 年前。这项研究于9 月 25 日发表在《细胞》杂志上，它提出了开菲尔奶酪的新起源，并揭示了益生菌的进化。
“这是迄今为止世界上发现的最古老的奶酪样本，”该论文的通讯作者、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的傅巧梅说。“像奶酪这样的食物很难保存数千年，因此这是一个难得而宝贵的机会。详细研究古代奶酪可以帮助我们更好地了解我们祖先的饮食和文化。”
大约二十年前，一支考古队在中国西北部的塔里木盆地小河墓地发现了几具木乃伊的头部和颈部涂抹了神秘的白色物质。这些木乃伊可追溯到大约 3300 至 3600 年前的青铜时代。当时，科学家们认为这些物质可能是一种发酵乳制品，但他们无法确定具体是什么。
经过十多年的古DNA分析进步，傅希秋领导的团队终于解开了这个谜团。
研究人员成功地从墓地三个不同墓葬中发现的样本中提取了线粒体 DNA。他们在奶酪样本中发现了牛和山羊的 DNA。有趣的是，古代小河人使用不同类型的动物奶，这种做法不同于中东和希腊奶酪制作中常见的混合奶。
最重要的是，傅和她的同事成功从乳制品样本中回收了微生物的 DNA，并确认这些白色物质实际上是开菲尔奶酪。他们发现样本中含有细菌和真菌物种，包括开菲尔乳杆菌和库德里亚夫泽维毕赤酵母，这两种菌种在当今的开菲尔粒中都很常见。
开菲尔粒是含有多种益生菌和酵母的共生培养物，它们将牛奶发酵成开菲尔奶酪，就像酵母发酵剂一样。
能够对古代开菲尔奶酪中的细菌基因进行测序，让研究小组有机会追踪益生菌在过去 3,600 年中是如何进化的。具体来说，他们将古代开菲尔奶酪中的古代乳酸杆菌与现代乳酸杆菌进行了比较。
如今，乳酸杆菌主要有两大类，一类来自俄罗斯，另一类来自西藏。俄罗斯乳酸杆菌是全球使用最广泛的乳酸杆菌，包括美国、日本和欧洲国家，用于制作酸奶和奶酪。
小河墓地 M29 号墓葬出土青铜时代奶制品遗存（距今约 3500 年）。版权所有：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所平万菁
研究小组发现，样本中的乳酸杆菌与藏族人群的关系更为密切，挑战了长期以来人们认为的开菲尔仅起源于现代俄罗斯北高加索山区的观点。
“我们的观察表明，自青铜时代以来，中国西北的新疆地区就一直保留着开菲尔文化，”傅说。
研究还揭示了乳杆菌如何与相关菌株交换遗传物质，从而随着时间的推移提高其遗传稳定性和牛奶发酵能力。
与古代乳酸杆菌相比，现代细菌不太可能在人类肠道中引发免疫反应。这表明，基因交换也帮助乳酸杆菌在数千年的相互作用中变得更加适应人类宿主。
“这是一项前所未有的研究，让我们能够观察到细菌在过去 3000 年里是如何进化的。此外，通过研究乳制品，我们更清楚地了解了古代人类的生活及其与世界的互动，”傅说。
“这只是一个开始，借助这项技术，我们希望探索其他以前未知的文物。”