Древние микробы в Гренландии сохранились в мусорных кучах на протяжении 4,5 тысячи лет
Древние мусорные кучи, оставленные жителями Гренландии, оказались своеобразными архивами человеческой истории. В слоях отходов сохранились фрагменты ДНК микроорганизмов, связанных с людьми, домашними животными и продуктами питания. Некоторые генетические следы датируются периодом более 4 500 лет назад. Полученные данные позволяют по-новому взглянуть на быт древних поселений и одновременно оценить возможные риски, связанные с таянием арктической мерзлоты.
Кучи бытовых отходов, известные как midden, формировались возле поселений на протяжении столетий. В них попадали кости животных, раковины, остатки пищи, шкуры, человеческие экскременты и различные предметы повседневного использования. Благодаря холодному климату и длительному промерзанию многие такие слои сохранились значительно лучше, чем аналогичные археологические объекты в более тёплых регионах. Именно поэтому археологические находки Гренландии представляют интерес не только для историков, но и для генетиков, микробиологов и специалистов по изменению климата.
Гренландия пережила несколько крупных волн заселения. Первые палеоэскимосские группы прибыли из Северной Америки примерно в 2500 году до нашей эры. В конце X века на острове появились скандинавские поселенцы, создавшие фермерские хозяйства с крупным и мелким рогатым скотом. Позднее возникли датские колониальные поселения. Каждая культура оставляла после себя характерный набор отходов, благодаря чему в мерзлоте сформировалась многослойная летопись человеческой деятельности.
Учёные стремились выяснить, сохранились ли в этих отложениях микроорганизмы, связанные с древними людьми и животными. Дополнительный вопрос был связан с современным потеплением: способны ли при оттаивании старых midden древние бактерии и потенциально опасные возбудители выйти в окружающую среду? Подробное описание работы представлено в материале о том, как древняя микробная ДНК в Гренландии сохраняет следы человеческой активности.
Во время экспедиций 2020 и 2021 годов исследователи собрали 78 образцов из семи мусорных куч на западе и юге острова. Среди них были два объекта палеоэскимосского периода, четыре норвежских поселения и один памятник раннего колониального времени. Для сравнения специалисты взяли ещё 143 образца почвы из мест, где не обнаружено признаков длительного проживания людей.
С помощью секвенирования ДНК учёные восстановили состав бактериальных сообществ. В отдельных midden насчитывалось от 9 до 202 видов бактерий, а всего удалось выявить 1 207 видов. Многие из них пока невозможно точно классифицировать: о микробах арктических почв известно сравнительно мало. Таким образом, микробиом древних людей исследование помогло изучить не только с точки зрения эпидемиологии, но и как важный показатель образа жизни древних общин.
Различия между культурными слоями и обычной почвой оказались заметными. В midden бактериальные сообщества были разнообразнее и явно отражали присутствие людей и животных. При этом наиболее древние палеоэскимосские отложения со временем стали больше напоминать природную почву. Это может означать, что биологический сигнал человеческой деятельности постепенно ослабевает и преобразуется под воздействием окружающей среды.
В образцах обнаружили бактерии, характерные для кишечника людей и животных. Среди них были *Clostridium perfringens*, способная вызывать пищевые отравления, и *Paeniclostridium sordellii*, которая в редких случаях связана с тяжёлыми инфекциями. В некоторых слоях колониального периода *Clostridium perfringens* и *Paraclostridium tenue* составляли почти половину бактериального сообщества, выявленного методом секвенирования. Это не означает, что микроорганизмы сохранились живыми: исследователи обнаружили именно фрагменты генетического материала.
Состав микробов зависел и от содержимого конкретной мусорной кучи. Слои со шкурами тюленей отличались от отложений, где преобладали туши животных или кости домашнего скота. Норвежские поселения, связанные с земледелием и животноводством, демонстрировали характерные микробные признаки хозяйственной деятельности. Такие данные помогают реконструировать рацион, способы обработки туш и санитарные условия древних поселений.
Отдельное внимание специалисты уделили генам устойчивости к антибиотикам. В образцах нашли признаки 17 классов устойчивости, причём чаще всего встречались гены, связанные с невосприимчивостью к бета-лактамным препаратам и тетрациклинам. Подобные генетические элементы присутствовали как в древних midden, так и в современных почвах. Это указывает, что способность микроорганизмов противостоять природным или лекарственным антимикробным соединениям существовала в арктических экосистемах задолго до современной медицины.
Особенно важным оказался анализ распространения микробов за пределы археологических слоёв. На участке, где берег активно разрушался, бактерии из midden сохранялись главным образом рядом с исходным местом. Уже в близлежащем стоке и морской среде быстро преобладали местные природные микроорганизмы. Следовательно, даже при разрушении мерзлотных отложений не наблюдалось широкого распространения бактерий из древних поселений.
Результаты не подтверждают сценарий массового высвобождения опасных возбудителей при таянии Гренландии. Учёные не обнаружили признаков высокоопасных патогенов и не получили доказательств того, что древние бактерии активно размножаются в современной среде. Поэтому древние патогены и мерзлота остаются важной темой для мониторинга, однако нынешние данные указывают на ограниченный экологический риск.
При этом исследование не означает, что угрозу можно полностью исключить. Потепление способно менять химический состав почв, усиливать эрозию берегов и перемещать органические остатки в водоёмы. Для более точной оценки необходимы повторные наблюдения в разных районах острова, а также изучение вирусов, грибов и других групп микроорганизмов, которые не всегда хорошо сохраняются или выявляются стандартными методами.
Работа демонстрирует, насколько информативными могут быть даже обычные отходы. В сочетании с археологией, геномикой и климатическими моделями они позволяют восстановить историю питания, животноводства, санитарии и взаимодействия человека с арктической природой. В этом смысле древняя ДНК человека Гренландия и генетические следы связанных с ним микробов становятся частью более широкой научной картины, раскрывающей, как менялись поселения и экосистемы на протяжении тысячелетий.