让AI闻了闻“古粪便”,结果发现考古记录满是狗粪味!

大数据文摘出品

来源:Science

编译:朱科锦

一切都要回到1981年。

当时Melinda Zeder还是研究生,在伊朗西南部的一个旧石器时代洞穴中,她正对动物尸骨进行分类,突然她发现了一个无法辨认的碎片

“当你无法分辨石头和骨头的时候,舔它一下,如果是骨头的话,舌头会被粘住。”如今Zeder已成为Smithsonian国家自然历史博物馆的考古学家,她这么分享到她的经验。

但意味深长的是,那个碎片非但没有被粘住,它还在Zeder的舌头上溶解了

困惑不解的Zeder便跑去询问经验更丰富的同事, 同事微笑着说:“那是鬣狗的大便。”

事实上,这种古老的粪便可以保留数千年,甚至连原始形状和颜色都能经过历史的洗礼。考古学家也通常根据大小和其他属性来粪便人和动物的粪便。

但是更多情况下,虽然能通过舌头分辨骨头和分辨,但是要再细致地将狗粪和人粪区分开,就有一定难度了,这也给研究人员试图重建古代人的饮食图谱带来不小困难。

哈佛大学分子考古学家Christina Warinner说:“我演讲时常让听众们来猜测人粪或者狗粪,而他们总是猜错。”

现在,Warinner及其同事开发了一种AI工具,他们表示该工具可以准确区分人和狗的“古粪便”。在分析了十几个跨越数千年的样本之后,他们得出了令人惊讶的结论:考古记录中充满了狗粪

人类的粪便?狗类的粪便?

Zeder认为,“你可以用这个工具做很多非常伟大的事情”,她将这项新工作称为一次“飞跃”。她说,加以完善的话,该方法可以帮助我们揭示犬类驯化的关键里程碑

然而当Warinner向世界各地的考古学家索要古代人类粪便的样本时,这些都不在她的考虑范围内。Warinner的研究课题是人类微生物组(human microbiome,居住在我们肠道中的大量细菌)是如何随着时间变化的。这种变化受我们的住所和饮食影响,并与包括关节炎和肥胖症在内的疾病有关。它们还在我们的粪便中留下痕迹。

但是,Warinner收到的样品让她感到困惑,她说:“我们认为这些样品都是人类的粪便,但是得到的数据确实很奇怪。”

从一个有7000年历史的中国农业村庄中回收的狗粪。/安徽省文物考古研究所

由于某些人吃狗肉,所以人类的古粪便可能含有犬类遗传物质狗的排泄物中也可能含有人类DNA的痕迹,因为狗有时会吃人的粪便。但是当Warinner的研究小组分析了样本 (其中有一些粪化石(coprolite))中的遗传物质时,其中一些样本含有非常多的的犬DNA,它们只能来自犬类。

为了找到一种更好的区分两者的方法,Warinner求助于她的一名研究生,正在Max Planck人类历史科学研究所攻读生物信息学博士学位的Maxime Borry,Borry收集了粪便样本中的所有DNA,这些样本不仅包括人和狗的遗传物质,还包括微生物,植物和标本主人肠道中任何其他物质的基因序列。然后,他用现代人和狗排泄物的样本搭建了“机器学习”程序,该程序可以在大量数据之间建立关联

研究人员将得到的程序(名为coproID)应用于13个样本,样本范围从一个具有7000年历史的中国农业村庄中回收的粪便,到一个在英格兰南部具有400年历史的家族的粪便。他们还测试了七个对照样品,即不含粪便但来自可能够找到粪便的地方,其中包括古老的垃圾堆和人体骨骼的骨盆腔。

该程序将所有对照样品归类为不太可能是粪便。研究小组在《PeerJ》上报告称,coproID还成功识别了7个古代粪便,其中5个是人类粪便,两个是犬类粪便。Warinner说,其他三个样本的遗传特征表明它们也来自犬类。

最令人惊讶的发现之一是从17世纪的英国家庭收集到的粪便样本。在1980年代的一次翻修中,工人在屋顶附近遇到了一个带有沉积物的容器。他们将其送给当地的一家博物馆,并在该博物馆展览了数十年。博物馆给它的标签是“三个人的粪便”。但是,coproID报告说这些粪便其实来自狗

阿伯丁大学的考古学家Kate Britton笑着说:“没人知道这些粪便是如何到屋顶上的。”她怀疑是一些中世纪后的主人们懒得溜狗,或者是最先发现这些粪便的装修工在恶作剧。

可以通过食物的进化揭示“人狗关系”的演变

Zeder希望这种新方法能够为人类与犬类之间关系的演变提供新的视角

我们在超过15,000年前就驯化了狗,但确切的时间,地点和发生方式仍然是个谜。她说,在某个时间点,随着人类开始向他们喂食餐桌上的剩菜,我们的犬类朋友就开始从食肉狼类演变为杂食的狗,用粪便识别狗的微生物组和基因组为了处理加工这些新的食物是如何进化的,可以揭示人类与犬类关系中的里程碑

她说:“可以追踪这些进化过程确实令人兴奋。”

但是,哥本哈根大学分子地理考古学家Ainara Sistiaga说,这种方法还不够成熟

Sistiaga研究了从恐龙到尼安德特人(Neanderthals)的所有粪便。她注意到用于训练coproID的犬类数据完全来自吃宠物食品的西方狗,但是宠物食品和古代的饮食截然不同。这可能就是该程序难以识别某些狗粪的原因。她说:“我们输入的数据越多,该工具将越有用。”

同时,Borry已经习惯了自己的新身份,即“从事狗粪工作的人”。他说,在最近的部门团聚上, Warinner给每个人一个突击考试,而Borry的团队输了。他的安慰奖是一只会拉橡皮泥的塑料狗。他说:“我不认为这是给失败者的奖励,Warinner只是真的想把这个塑料狗给我。”

相关报道:

网页链接

实习/全职编辑记者招聘ing

加入我们,亲身体验一家专业科技媒体采写的每个细节,在最有前景的行业,和一群遍布全球最优秀的人一起成长。坐标北京·清华东门,在大数据文摘主页对话页回复“招聘”了解详情。简历请直接发送至zz@bigdatadigest.cn

志愿者介绍

后台回复“志愿者”加入我们

点「在看」的人都变好看了哦!

雪球转发:1回复:0喜欢:0