本报北京9月26日电(记者齐芳)尽管17世纪微生物才被发现,但人类很早就能使用微生物制作发酵食品了,而发酵奶制品很可能是最早出现的发酵食品。我国科学家对新疆小河墓地出土的距今约3500年的3粒“现存最古老奶酪”,进行了系统性古微生物基因组研究,厘清了新疆塔里木盆地古人群的生活方式、技术文化的交流和发展,也探讨了微生物与人群协同演化、互利共生的分子机制。论文于25日在国际学术期刊《细胞》上在线发表。

这项国际首个古代奶制品遗存宏基因组研究,由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹研究团队联合中国科学院大学人文学院杨益民教授,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、北京大学第三医院等单位合作完成。

新疆小河墓地出土的奶酪样本是迄今发现最早的奶酪制品,且在此前通过古蛋白质组学被鉴定为开菲尔奶酪,其源自开菲尔酸奶,由开菲尔粒(类似酒曲)在奶中发酵而成。付巧妹说:“我们历经11年探索和研究,自主设计乳酸菌全基因组位点探针,将奶酪样品中的乳酸菌DNA从0.43%~0.55%富集提升至64%~80%,才使得第一例古代全基因组研究成为可能。”

研究发现,样本中的开菲尔乳酸菌基因组的形成不同于欧洲菌株的分支。“奶制品发酵技术的传播在很大程度上伴随着人类的迁徙和互动。”论文共同第一作者、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员刘逸宸说,开菲尔乳酸菌支系的分化,很可能是其共同祖先最初被驯化后在不同人群的传播所致。付巧妹说:“这意味着不同古人群在应用和驯化发酵微生物过程中,发生了不同路线的迁徙与交流。”

研究团队还将古老奶酪中开菲尔乳酸菌基因组与现代开菲尔乳酸菌基因组进行了对比,发现了一些功能性的改变。“我们认为,这些改变除了菌株本身的适应性演化外,也是人类长时间对微生物具偏好性驯化的结果。”付巧妹说。

微生物与人类的相互作用贯穿了人类数百万年的演化历史,数以亿计的微生物与人类共生,参与人类体内营养的合成与毒素的分解,在人类健康及其与环境的高度互动中扮演了重要角色。有评论认为,这项研究通过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。