揭开真正的古饮食科学团队获得HFSP研究资助

来自美因茨马克斯普朗克化学研究所 (MPIC) 的 Emmy Noether 小组负责人 Tina Lüdecke与来自科罗拉多大学博尔德分校(北极研究所)的 Cajetan Neubauer 一起获得了享有盛誉且竞争激烈的人类前沿科学计划 (HFSP)研究资助和 Alpine Research)和慕尼黑工业大学 (TUM) 的 Rani Bakkour。

为期三年的资金总额约为 100 万美元，将支持由首席研究员 Cajetan Neubauer 领导的国际科学团队开展“揭示真正的古饮食：来自化石人类牙齿的氨基酸的新型同位素分析”项目。团队旨在开发一种新方法来测量牙釉质中氨基酸的同位素组成，从而获得有关人类饮食的更多详细信息。

Tina Lüdecke 解释说：“我们对人类饮食与进化之间关系的大部分理解都是基于从人类化石中获得的解剖学和考古学信息。”

古饮食的直接化学证据也在骨骼胶原蛋白和牙釉质中以稳定的碳同位素模式的形式测量，这些模式表明食物摄入量。蛋白质和氨基酸很可能保存在数百万年前的牙釉质中，它们的同位素组成可以提供关于人类史前生态系统使用和饮食变化如何塑造人类生物学、社会和文化的具体见解。“不幸的是，目前还没有任何技术可以揭示化石氨基酸的古饮食特征。这就是我们想要通过我们资助的项目来改变的，”她说。

“今年 HFSP 研究资助计划的获奖者是杰出的科学家，他们开创了需要国际合作的生命科学研究和前沿学科的基础科学——即没有先前研究的调查，”HFSP 秘书长帕维尔卡巴特说。“我对我们收到的提案感到非常兴奋，并期待着即将揭晓的突破性发现。”

探索新方法

“我们的团队假设，最近的进展为实现同位素方法了解人类进化的终极梦想开辟了一条道路：高度敏感地检测完整的化石代谢物并完整描述它们记录的古饮食信息，”Cajetan Neubauer 说。Neubauer 说，这项国际资助汇集了一支在分析化学、同位素分析和古人类学方面具有关键互补技能的团队。

Tina Lüdecke 的小组最近开发了一种方法来分析大块牙釉质中的氮同位素，以评估早期人类肉类消费量。然而，非常需要氨基酸分析来阐明消耗了哪些动物资源(食肉动物/食草动物)，是否利用了鱼或蘑菇，母乳喂养的作用，以及我们的祖先是否狩猎或取而代之。最重要的是，牙釉质氨基酸可以提供关于火的使用的信息，这被认为对大脑的进化至关重要，因为熟食比原材料提供更多的能量。

“我的团队收集样本，即人科动物的牙齿，但首先是从现代大型哺乳动物的化石中收集样本，以开发和测试该方法，然后从古考古学角度评估结果，”Lüdecke 解释说。

TUM 的分子印迹

Rani Bakkour 和他的团队随后将从这种牙釉质中分离出极少量的氨基酸。TUM 的研究人员在环境分析化学方面拥有广泛的专业知识，他们合成和评估用于提取水生污染物的高选择性材料。“我们合成了一次只能识别一个分子的大分子，这种技术被称为分子印迹，”Bakkour 解释说。“我们采用这种技术从复杂的混合物中分离出微量污染物，例如草甘膦。” 这种方法在古人类学中特别令人兴奋。“考虑到牙釉质中的氨基酸含量非常少，而且珍贵的化石样本体积非常小，选择性是一个关键。”

CU Boulder 的新型同位素分析

随后，Cajetan Neubauer 将在科罗拉多州使用新开发的同位素技术 (Iso-Orbi) 对它们进行测量。Neubauer 在 CU Boulder 开发的是一种创新且强大的同位素技术，它将同位素分析带入了结构化学领域。它允许通过电喷雾-Orbitrap 质谱法测量极性化合物中的同位素“指纹”。Iso-Orbi 揭示了氨基酸的同位素解剖结构，因此可以提供大量新的多元素和结构同位素信息，我们预计这些信息将反映古饮食和环境因素。

“我们的目标是开发一种新方法来更深入地研究化石分子，通过探索这一新兴领域来改变人类学，”Tina Lüdecke 总结道。

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