
在一個有7000年曆史的中國農莊發現的犬類糞便。圖片來源:JADA KO
(神秘的地球uux.cn報道)據中國科學報(徐銳):如今已是美國史密森學會下屬國家自然曆史博物館考古學家的Melinda Zeder,始終忘不了早年的一次考察經曆。
據《科學》報道,1981年,當時還是研究生的Zeder正在整理伊朗西南部一個舊石器時代洞穴中的動物骨骼,突然她發現了一塊無法辨認的碎片。
“當你難以區分石頭和骨頭時,就把舌頭放在上麵來辨別。”Zeder說,如果碎片是骨頭,它會粘住舌頭。Zeder確實那樣做了,但碎片並不粘舌,卻開始溶解。她非常不解,向更有經驗的同事求助。那名同事笑了:“那是鬣狗的糞便。”
這種飽經滄桑的古老糞便可以曆經數千年不毀,甚至能夠保留其原始的形狀和顏色。考古學家通常可以根據大小和其他屬性區分人類和動物的糞便。但事實證明,狗的糞便很難與人類的排泄物區別開來,這可能會阻礙研究人員重建古人的飲食習慣。
哈佛大學分子考古學家Christina Warinner和同事開發出一種基於人工智能的工具,他們聲稱這種工具能夠準確區分人類和狗的“古糞便”。在分析了數千年來的十幾個樣本後,他們得出了一個令人驚訝的結論:考古記錄中充滿了犬類的糞便。
Warinner向世界各地的考古學家索取古代人類糞便樣本的初衷,是為了研究棲息在人類腸道中占比最大的微生物群——細菌是如何隨著時間的推移而改變的。它們會在人類的糞便中留下痕跡。
然而,Warinner收到的樣本使她十分困惑:“我們原以為收到的一定都是人類糞便,但得到的數據卻很奇怪。”
由於有些人吃狗肉,所以人類的古糞便中可能含有犬類遺傳物質;犬類的糞便中也可能含有人類DNA,因為犬類有時會吃人類的糞便。但是,當Warinner研究小組對樣本(其中一些是糞化石)中的遺傳物質進行分析時,發現一些樣本含有大量的犬類DNA,它們隻可能來自犬類。
為了找到更好的方法區分兩者,Warinner求助於她的研究生、正在德國馬普學會人類曆史科學研究所攻讀生物信息學博士學位的Maxime Borry。
Borry從糞便樣本中收集了所有的DNA,其中不僅包括人類和犬類的遺傳物質,還包括來自微生物、植物和主人腸道中的其他任何東西的基因序列。然後,他構建了一個機器學習程序,學習如何在現代人和犬類糞便樣本的大量數據之間建立關聯。
研究人員將得到的名為coproID的程序應用到13個樣本中(樣本範圍從一個有7000年曆史的中國農莊回收的糞便,到從英格蘭南部一個有400年曆史的家族采集的糞便)。他們還對7個對照樣品(不含糞便但來自可能發現糞便的沉積物,包括古代垃圾堆和人類骨骼的盆腔等)進行了測試。
coproID將所有的對照樣品歸類為非糞便。Warinner研究小組近日在PeerJ報道稱,他們還確認了7個樣本的歸屬,其中5個是人類糞便,兩個是犬科動物糞便。
最令人驚訝的發現是來自17世紀英國家庭的糞便樣本。在20世紀80年代的一次翻修中,工人在屋頂附近發現了一個裝有沉積物的壺。他們把它送到當地一個博物館,並作為展品在那裏放了幾十年,標簽顯示“三個人的糞便”,但coproID報告說這些糞便並非來自人類,而屬於一條狗。
Zeder希望這種新方法能夠為人類和犬類關係的演變提供新的視角。15000多年前,人類馴養了狗,但具體是何時、何地、如何發生的,至今仍是個謎。
相關論文信息:https://doi.org/10.7717/peerj.9001
相關報道:科學家研發出能分辨人糞和狗糞的AI
(神秘的地球uux.cn報道)據俄羅斯衛星網:《新科學家》(New Scientist)雜誌刊文稱,科學家研發出新的人工智能技術,能分辨出考古發掘現場的糞便。
德國德國馬克斯·普朗克研究所研究員發明了AI的這一特殊用法。
古代糞便或糞石富含人類先祖生活的信息,但考古現場找到的糞便既有可能是人的糞便,也有可能是狗的糞便,所以有必要采用人工智能技術。
人糞和狗糞甚至用DNA技術都難以分辨,狗糞中也能發現人類DNA的痕跡,因為狗常常嗅聞其他動物的糞便,包括人糞。
人糞中也有可能發現狗的DNA,因為古代很長一段時間裏,吃狗都被認為是正常行為。
程序CorpoID能分析糞便中所有DNA。掌握足夠樣本資料後,該程序被用於分析古代糞便。為了增加AI的工作難度,科學家在識別樣本中添加了土壤作為幹擾項。
CorpoID優異地完成了任務,麵對土壤樣本,它成功識別其為“來源不明”,而在另外7次識別任務中準確辨別出了糞便所屬。
作者:林帆