Neandertaliečių smegenys padidėjo, kai suvartojama daugiau angliavandenių

Neandertaliečių smegenys padidėjo, kai suvartojama daugiau angliavandenių

Maždaug prieš milijoną metų neandertaliečių smegenys per maždaug 200 000 metų padvigubėjo, o tai yra menkas skaičius evoliucijos požiūriu. Smegenų evoliucija ilgą laiką buvo įskaityta į vis sudėtingesnius akmens įrankių naudojimo būdus. Didesnės smegenys neandertaliečiams suteikė naujų pranašumų medžiojant medžioklę ir pašarus. Šie veiksniai jau seniai žinomi kaip pagrindinės didesnių neandertaliečių smegenų priežastys, tačiau naujausias tyrimas šia tema pabrėžė dar vieną šio smegenų dydžio pokyčio veiksnį: angliavandenių vartojimą.

Naujas tyrimas, paskelbtas žurnale Nacionalinės mokslų akademijos darbai (PNAS), kuris tyrė burnos mikrobiomas ir bakterijas iš neandertaliečių ir šiuolaikinių žmonių dantų (prieš žemės ūkio revoliuciją prieš 10 000 metų), atskleidžia naują priežastį, kodėl neandertaliečių smegenys išaugo. Mokslininkai nustatė, kad krakmolingas ir daug angliavandenių turintis maistas, vartojamas taip dažnai, kad pasikeitė jų kūno bakterijos, pakeitė jų elgesį ir smegenų dydį.

„Manome, kad matome tikrai seno elgesio, kuris galėjo būti encefalizacijos dalis, arba žmogaus smegenų augimo, įrodymus“, - sakė Harvardo profesorė Christina Warinner. „Tai įrodymas apie naują maisto šaltinį, kurį ankstyvieji žmonės galėjo panaudoti šaknų, krakmolingų daržovių ir sėklų pavidalu“. Ji greitai pabrėžė, kad akivaizdu, kad šio proceso dalyviai sąmoningai nežinojo, kokį poveikį tai turės jų smegenims.

Grauerio gorilos mėginiai, esantys Karališkajame Centrinės Afrikos muziejuje Tervurene (Belgija), parodantys tipiškas dantų akmenų nuosėdas ant tamsiai nudažytų dantų, greičiausiai dėl jų žolėdžių dietų, kuriose būtų buvę daug krakmolo ir angliavandenių. (Katerina Guschanski / Karališkasis Centrinės Afrikos muziejus )

Neandertaliečių smegenys, dantų apnašos ir burnos mikrobiomas

Naujausias neandertaliečių smegenų tyrimas buvo svarbus užsiėmimas, apimantis daugiadisciplininę tarptautinę tyrimų grupę, kurią sudaro 50 mokslininkų iš 13 šalių ir 41 institucijos. Komandai pirmiausia vadovavo mokslininkai iš Maxo Plancko žmonijos istorijos mokslo instituto, Vokietijos ir Harvardo universiteto.

Tyrimas truko daugiau nei 7 metus, nes komanda kruopščiai išanalizavo suakmenėjusias neandertaliečių ir vėlyvojo pleistoceno dantų apnašas šiuolaikiniams žmonėms, gyvenusiems per pastaruosius 100 000 metų, ir palygino ją su laukinių šimpanzių, gorilų ir staugiančių beždžionių.

  • Tyrimas rodo, kad neandertaliečiai sugebėjo sukurti ir suprasti kalbą
  • Įspūdingas mokslas! Laboratorijoje užaugintos mini neandertaliečių smegenys galėtų paaiškinti, kuo žmonės skiriasi

„Mes galėjome parodyti, kad bakterinė DNR iš burnos mikrobiomo išsilaiko bent du kartus ilgiau, nei manyta anksčiau“, - sakė J. A. F. Yatesas. Jis buvo pagrindinis tyrimo autorius ir šiuo metu yra doktorantas Maxo Plancko žmonijos istorijos institute. „Šiame tyrime sukurtos priemonės ir metodai atveria naujas galimybes atsakyti į esminius mikrobų archeologijos klausimus ir leis plačiau ištirti intymius žmonių ir jų mikrobiomų santykius“.

Burnos mikrobiomas yra vienas iš pagrindinių žmogaus sveikatos, biologijos ir ligų rodiklių. Tačiau labai mažai žinoma apie jo vaidmenį evoliucijoje ar įvairovėje įvairiose topografijose. Be to, šimtų tūkstančių metų senumo milijardų DNR sekų ir fragmentų radimas yra sudėtingas ir sudėtingas procesas.

Archeogenetikai turi surinkti suskaidytus senovės genomų fragmentus, o paskui, naudodamiesi aukštųjų technologijų duomenimis ir technologijomis, bando suprasti seniai mirusias bakterijų bendruomenes. Jiems pasisekė rekonstruojant 100 000 metų senumo neandertaliečio mikrobiomą iš Pešturinos olos Serbijoje, padvigubinus anksčiau seniausio rekonstruoto burnos mikrobiomo amžių.

Aborigeno neandertaliečio urvo žmogaus kaukolės vaizdas, aiškiai parodantis dantis, ir dantų apnašos, kurios buvo naudojamos norint suprasti burnos mikrobiomą ir neandertaliečių angliavandenių vartojimą. ( 174 / „Adobe Stock“)

Prastai ištirtos neandertaliečių smegenys ir dantų bakterijos

Kitas iššūkis yra tas, kad ši studijų sritis yra stebėtinai menkai ištirta, kalbant apie milijonų mūsų burnoje gyvenančių bakterijų pavadinimą. Daugelis burnos mikrobiomų yra atsakingos už gyvybines žmogaus burnos funkcijas, įskaitant sveikas dantenas ir dantis. Tačiau dauguma šių bakterijų lieka neįvardytos, o tai kelia esminių iššūkių šiuolaikiniams tyrėjams.

Kaip rodo tyrimas, bakterijų bendruomenės ikimokyklinio žemės ūkio šiuolaikinių žmonių ir neandertaliečių burnose buvo labai panašios. Visų pirma, šiuolaikiniai žmonės ir neandertaliečiai turėjo neįprastą grupę Streptokokas bakterijų burnoje. Streptokokas turi unikalų gebėjimą prisijungti prie gausaus žmogaus seilių fermento, vadinamo amilaze - fermentu, katalizuojančiu krakmolo hidrolizę į cukrų.

Xxxxxxxxxxxxxxx

Neandertaliečių ir šiuolaikinių žmonių DNR apnašų DNR aptikta cukrų vartojančių bakterijų, nurodančių aiškų krakmolo vartojimą. Kita vertus, šimpanzės ant dantų neturi bakterijų. Be to, streptokokas Neandertaliečių ir ankstyvųjų žmonių buvimas rodo, kad mikrobai paveldėti iš bendrų protėvių, galbūt prieš 600 000 metų.

Neandertaliečių šeima arba ankstyvas „Homo Sapiens“ maisto gaminimas. Naujausias tyrimas rodo, kad ne tik mėsa meniu, bet ir didėjantis angliavandenių kiekis prisidėjo prie smegenų dydžio plėtimosi. ( Gorodenkoffas / „Adobe Stock“)

Žmogaus evoliucija ir mikrobiomos

To pasekmės, tiriant žmogaus evoliuciją, yra gilios ir keturios.

  • Nedidelis vaisingumo sumažėjimas galėjo lemti neandertaliečių išnykimą
  • Neandertaliečiai tikrai laikėsi mėsos dietos: teiginiai apie augalų ir kanibalų dietą paneigti

Pirma, didžiųjų smegenų plėtimosi teorija, kuri buvo orientuota į akmens įrankių kūrimą ir mėsos vartojimą, išplėtė ateities tyrimų sritį.

Antra, kaip teigia Christina Warriner iš Harvardo universiteto, molekulinė archeologė ir tyrimo bendraautorė, „... tai dar labiau sumažina krakmolo svarbą racione“.

Trečia, amilazės fermento, padedančio virškinti maistą, virškinimas taip pat rodo, kad maisto gaminimas tapo įprastas ir plačiai paplitęs maždaug prieš 600 000 metų. Tai padeda išsklaidyti nuomonę, kad maisto gaminimas, kaip mes žinome, buvo sinonimas tik žemės ūkio revoliucijai, kuri yra daug naujesnis reiškinys. Žvelgiant į priekį, kyla klausimas, ar maisto gaminimas buvo didžiųjų smegenų plėtros dalis maždaug prieš 2 milijonus metų, tačiau žiuri vis dar to nedaro.

Galiausiai, tyrimas padėjo patobulinti mūsų žinias apie mikrobiomas ir padaryti jų tyrimą rimtu pasiūlymu esamiems ir būsimiems istorikams. Kaip glaustai sako Warrineris: „„ Tai rodo, kad mūsų mikrobiomas koduoja vertingą informaciją apie mūsų pačių evoliuciją, kuri kartais duoda mums užuominų apie dalykus, kurie priešingu atveju nepalieka jokių pėdsakų “.


Šlamštas: Marko Bittmano istorija, kodėl mes valgome blogą maistą

Markas Bittmanas rašo, kaip gamina maistą: Ingredientai yra naudingi, paruošimas elegantiškai paprastas, o rezultatai maitinami geriausia žodžio prasme. Jis niekuomet nevargsta ir nesistengia padaryti įspūdžio, bet tu išeini sotus, patenkintas ir pagyvėjęs.

Iš jo didžiojo opuso, Kaip viską virti, ir daugelis jo kulinarinių knygų kompanionų pagal jo receptus „The New York Times“savo rašiniams apie maisto politiką Bittmanas sukūrė vėjelį, kuris užmaskuoja politikos ir ekonomikos, kuri yra susijusi su maisto gaminimu ir vartojimu, svorį. In Gyvūnai, daržovės, šlamštas, savo naujausioje knygoje, jis siūlo mums kruopščiausią ataką prieš korporatyvines jėgas, kurios valdo mūsų maistą, seka auginimo ir vartojimo raidą nuo pirmykščių iki šiuolaikinių laikų ir kuria, be abejo, radikaliausią ir tiesiausią jo argumentą, kaip spręsti mūsų šiuolaikinės maisto kultūros ir daugybė kitų negalavimų. Bet vis tiek lengva, brokolių skonis yra pakankamai geras, todėl jūs ir laimingai einate kelias sekundes.

Bittmanas pradeda Gyvūnai, daržovės, šlamštas su ankstyvaisiais homininais. Kai šie žmonių protėviai išmoko vaikščioti vertikaliai, jie pradėjo ieškoti didesnių plotų ir palyginti lengvai medžioti. Bittmanas pažymi, kad jie taip pat pradėjo kurti lankstesnę mitybą: & ldquoa įvairius vaisius, lapus, riešutus ir gyvūnus, įskaitant vabzdžius, paukščius, moliuskus, vėžiagyvius, vėžlius, mažus gyvūnus ir pragariškus triušius bei žuvis. & Rdquo naujos dietos, jie netrukus išmoko sekti greitesnį grobį (tai buvo lengviau padaryti grupėse ir taip paskatino daugiau socialinio elgesio) ir virti ant ugnies.

Turint daugiau maistinių medžiagų ir pažangesnių maisto rinkimo ir virimo metodų, ankstyvosios homininų ir rsquo bei ldquo jau nemažos smegenys išaugo. & Rdquo Priverstiniai valgyti ir ką galime, kai galime, ir rdquo jie laikėsi dietos, skirtingos kiekvienoje vietoje: & ldquo Kai kurių žmonių mityba buvo aukšta riebalų ir baltymų, o kai kurie laikėsi dietos, kurioje dominavo angliavandeniai. & rdquo Tačiau nepaisant šių skirtumų, besiformuojančios maisto kultūros ir dietos turėjo vieną bendrą bruožą. Medžioklės ir rinkimo epocha sukėlė & ldquoa laikotarpį, kurio ilgaamžiškumas ir bendra sveikata buvo ilgesnis nei beveik bet kuriuo kitu laiku prieš arba po to. & Rdquo Galų gale tai taip pat sukėlė naują triuką: kaip likti vienoje vietoje ir auginti pasėlius, kurių perteklių būtų galima laikyti.

Šis perėjimas nuo medžioklės ir rinkimo į žemės ūkį buvo sveikintinas daugeliu atžvilgių, tačiau tai turėjo savo kainą, rašo Bittmanas. Taip, tai palaikė didesnes gyventojų grupes, tačiau dietos tapo monotoniškos ir mažiau maistingos, gyvenimo trukmė sumažėjo, o darbo valandos padidėjo. Bittmanas nėra pirmasis, kuris pateikia šį argumentą. Jaredas Diamondas įsimintinai pavadino ūkininkavimą didžiausia klaida žmonijos istorijoje, todėl Bittmanas to nesureikšmina ir pripažįsta, kad dabar gyvename planetoje, kurioje maistas yra tai, ką mes auginame, o ne tai, ką mes medžiojame ar renkame.

Bittmanui pagrindinė šios istorijos drama prasideda praėjusio šimtmečio eigoje, kai žemės ūkis ir maisto perdirbimas tapo masine pramone, o kai perėjome nuo dviejų rūšių maisto (augalų ir gyvūnų) prie to, kad mus užvaldytų naujas trečiasis tipas. Tai buvo panašus į nuodus.

Bittmanas teigia, kad šis greitas maistas sukėlė visuomenės sveikatos krizę, kuri pablogina galbūt pusės visų žmonių gyvenimą. Žemė nei juostinė kasyba, urbanizacija, netgi iškastinio kuro gavyba ir kt


Kaltinkite seną klimato kaitą.

Prieš 2,6–2,5 milijono metų Žemė tapo žymiai karštesnė ir sausesnė. Prieš tą klimato kaitą mūsų tolimi protėviai buvo bendrai žinomi kaip homininai— daugiausia buvo vaisiai, lapai, sėklos, gėlės, žievė ir gumbai. Kylant temperatūrai, vešlūs miškai susitraukė ir puikios pievos klestėjo. Kadangi žaliųjų augalų trūko, evoliucinis spaudimas privertė ankstyvus žmones ieškoti naujų energijos šaltinių.

Visoje Afrikoje paplitusios pievų savanos palaikė vis daugiau ganomų žolėdžių. Archeologai aptiko didelius žolėdžių kaulus, kilusius prieš 2,5 milijono metų, su neapdorotų akmens įrankių signalinėmis pjūviais. Mūsų senovės homininų protėviai dar nebuvo pajėgūs medžiotojai, bet greičiausiai išvalė mėsą nuo nukritusių skerdenų.

�ugiau žolių reiškia daugiau ganomų gyvūnų, o daugiau negyvų ganomų gyvūnų - daugiau mėsos, - sako Marta Zaraska, knygos „Meathooked“: mūsų 2,5 milijono metų manijos su mėsa istorija ir mokslas.

Kai žmonės perėjo prie atsitiktinio mėsos valgymo, netruko, kad tai taptų pagrindine mūsų dietos dalimi. Zaraska sako, kad yra daug archeologinių įrodymų, kad prieš 2 milijonus metų pirmasis Homo rūšių aktyviai reguliariai valgydavo mėsą.

Neandertaliečiai medžioja zebrą maistui.

Peteris Bischoffas/„Getty Images“


Kaip valgymas suformavo mūsų praeitį ir apibrėžia mūsų ateitį, teigia Markas Bittmanas

Įvairūs taco iš District Taco Vašingtone, Virdžinijoje ir Filadelfijoje. „Mūsų nėra, jei ne maistas. Taigi maistas lemia žemės naudojimą. Čia mes gyvename “, - sako autorius Markas Bittmanas. Brandono Dewey Photography nuotr.

Maistas vaidino svarbų vaidmenį žmonijos istorijoje ir evoliucijoje. Valgydami daugiau ir kokybiškesnių kalorijų, mūsų smegenys padidėjo, o mes tapome sumanesni ir labiau apgalvojome savo maisto paiešką ir auginimą.

Maisto kelionė ir poreikis valgyti paveikė viską - nuo vergovės ir kolonializmo iki bado ir genocido. Dabar pramoninis žemės ūkis kelia grėsmę visuomenės sveikatai ir sustiprina klimato kaitą.

KCRW Joanthanas Bastianas su žinomu maisto rašytoju Marku Bittmanu kalba apie savo naujausią knygą „Gyvūnai, daržovės, šiukšlės: maisto istorija, nuo tvarios iki savižudybės“. Jie žiūri į tai, kaip maistas suformavo mūsų praeitį ir ar galime pakeisti jo poveikį ateityje.

Toliau pateiktos interviu ištraukos kad būtų aiškiau, jie buvo sutrumpinti ir redaguoti.

KCRW: Savo knygoje jūs naudojate maistą kaip rėmelį, norėdami grįžti atgal ir kalbėti apie tai, kaip žmonės vystosi. Kaip jūs manėte, kad tai būtų svarbus būdas mums suprasti, kaip toli pažengėme kaip žmonių visuomenė?

Markas Bittmanas: „Kodėl ne maistas? Tai pats svarbiausias dalykas. Galite ginčytis dėl maisto ir deguonies. Bet akivaizdu, kad mūsų čia nėra, jei ne maistas. Taigi maistas lemia žemės naudojimą. Tai kur mes gyvename. … Darbas prasidėjo kaip žemės ūkio darbas.

Manau, kad tai atsitiko po daugelio metų sakymo: „Negalite pataisyti visuomenės, nepataisę maisto sistemos, ir negalite sutvarkyti maisto sistemos, nesutvarkę visuomenės“, ir kalbėdami apie ryšius tarp maisto ir viso kito. Man tik paaiškėjo, kad taip buvo visada, kad nuo maisto viskas pradėjo riedėti ir niekada nenustojo būti viena galingiausių įtakų “.

Vieną iš ankstyvųjų skyrių pradedate „maisto ir smegenų grįžtamojo ryšio ciklu“. Kas tai?

„Tai iš esmės apibūdina procesą, kuriuo mes išėjome iš medžių. Pradėjome valgyti įvairesnę mitybą. Niekas to tikrai nežino, tačiau daroma prielaida, kad valgant daugiau ir kokybiškesnių kalorijų mūsų smegenys padidėjo. Ir kai mūsų smegenys augo, mes galėjome būti protingesni ir labiau apgalvoti.

Mums pavyko rasti daugiau maisto, mums pavyko rasti maisto. Ir kai mes vis geriau suradome maistą, mūsų smegenys vis dar padidėjo. Ir šis procesas tęsėsi porą šimtų tūkstančių metų, kol mes ... pralenkėme neandertaliečius ir tapome pagrindine Homo sapiens rūšimi.

Ar galite išplėsti kalorijų suvartojimo ir smegenų dydžio idėją?

„Nesu tikras, kad tai lemia tiek kalorijų kiekis, kiek kalorijų kokybė. … Mūsų kūne įvyko nemažai pokyčių, palyginti su mūsų protėvių, panašesnių į beždžiones, kūnais. Tie gyvūnai praleido daug laiko kramtydami ir daug laiko paversdami žalias ir sumedėjusias medžiagas į lengvai virškinamą maistą, iš kurio vėliau buvo paversta amino rūgštimis ir baltymais.

Nusileidę nuo medžių, o ypač kai pradėjome medžioti, pradėjome valgyti tiesiogiai. Taigi maisto produktai, kuriuose buvo daugiau baltymų. Taigi manau, kad daug kas susiję su baltymų vartojimu, tai yra didesnis smegenų dydis ar aštresni mąstymo gebėjimai. Ir tai tik tęsėsi, tęsėsi ir tęsėsi bėgant metams.

Galų gale mes sugebėjome geriau medžioti. Galiausiai galėjome virti. O tai reiškė, kad turėjome dar daugiau maisto šaltinių, nes daug maisto produktų, kurie atrodė valgomi, yra labai, labai sunkiai sukramtomi arba labai, labai sunkiai virškinami, nebent jie yra virti. Taigi gaisro kontrolė buvo didžiulis dalykas, lemiantis mūsų mitybos kryptį. Ir dietos paprastai, ypač iki žemės ūkio atsiradimo, ėmėsi vis geresnių krypčių “.

NUOTRAUKA: Markas Bittmanas yra maisto žurnalistas, buvęs „New York Times“ apžvalgininkas ir knygos „Gyvūnai, daržovės, šiukšlės: maisto istorija nuo tvarios iki savižudybės“ autorius. Jimo Henkenso nuotr

Kur eina istorija iš šių ankstyvųjų agrarinių visuomenių ir žemės ūkio, plintančių visame pasaulyje?

„Grįšiu prie žemės ūkio formavimo ir jo atsakomybės formuojant civilizacijas. … Kai buvo žemės ūkis, jis pradėjo tapti pertekliumi. O kai buvo perteklius, pradėjo tapti žmonės, kurių darbai nebuvo ūkininkai. Iki to laiko tikrai nebuvo žmogaus, kurio darbas nebūtų susijęs su maistu.

Bet kai jau buvo perteklius, galite turėti kunigų, statybininkų, buhalterių, raštininkų, politikų, vadybininkų, prekybininkų ir visų dalykų, kuriuos dabar laikome profesijomis ar darbais. Tai didelis pokytis. Ir tai, kad jūs pradėjote auginti maistą ir kuriate įstatymus bei civilizaciją, kuri prasidėjo prieš 10 000 metų, o gal buvo įtvirtinta prieš 2000 metų. Tai buvo didelis, didelis šuolis.

. Kitas dalykas, kuris ypač domina Šiaurės Amerikos gyventojus, yra XIII – XVI a. Manau, kad paprasčiausias būdas tai paaiškinti yra pradėti sakant, kad žmonėms, kurie yra priklausomi nuo gyvūninės kilmės produktų, maitinti reikia daugiau žemės, nei žmonėms, labiau orientuotiems į vegetarizmą.

Taigi didesnę Azijos populiaciją daugiausia paaiškina tai, kad Azijoje buvo daugiau kultūrų, priklausančių nuo augalų, nei Europoje. Technologijos buvo tokios pat pažangios. Tiesą sakant, kinai išplaukė į Afriką, o tai yra daug ilgesnė kelionė, gerokai anksčiau nei europiečiai išplaukė į Šiaurės Ameriką.

Tačiau tam tikra prasme XV, o ypač XVI amžių gyventojų, prekybos, kapitalizmo ir naujos ekonomikos spaudimas Europoje tikrai privertė šią problemą ir privertė europiečius tyrinėti ir ieškoti naujų žemių, žemės ūkio ir kitų. priežasčių, taip pat. Tačiau pirmiausia arba bent jau labai svarbu žemės ūkio paskirties žemės. Ir jūs galite tik įsivaizduoti europiečių nuostabą, kai jie pradėjo tyrinėti Šiaurės Ameriką ir pamatė šio žemyno dydį ir turtingumą bei palyginti nedidelę čiabuvių populiaciją. Ir, deja, čiabuviai, kuriuos pavyko užkariauti, kad europiečiai perimtų valdžią.

Tačiau daug kas buvo susiję ir su žemės ūkiu. Europiečiai čia atgabena savo žemės ūkio sistemas, žemės nuosavybės būdus, žemės paskirstymo būdus ir norą pavogti žemę iš kitų žmonių, o jei reikia, žudyti. Tai buvo visa XV ir XVI amžiaus istorija, ir tai tęsėsi. Kaip žinome, tai tęsiasi ir dabar, bet būtent tai buvo šios šalies pagrindas “.

Kur mes matome istoriją, vedančią mus toliau, ypač JAV?

„Manau, kad svarbiausias dalykas, vienas iš svarbiausių Jungtinių Valstijų dalykų, įvyko dabar po pilietinio karo. . 1862 m., Viduryje pilietinio karo, pirmą kartą buvo priimtas Sodybos įstatymas. … Visa žemė į vakarus nuo Apalačių buvo atiduota baltiems patinams ir geležinkelio bendrovėms, kurioms, žinoma, taip pat vadovavo balti patinai. Tačiau žemė buvo atiduota palyginti mažais gabalėliais - 160, 320 ar 640 arų iš esmės buvo atiduota tiems vyrams, kurie norėjo palikti Rytus arba norėjo palikti Europą ir tapti ūkininkais. . Tai buvo ankstyvas JAV turtą lemiantis veiksnys. Akivaizdu, kad žemės nuosavybė yra susijusi su turtu, o tai, kad žemė buvo pavogta iš vietinių žmonių ir atiduota daugiausia baltaodžiams vyrams, buvo didžiulis turtų perdavimas ir tai daro įtaką tai, kaip šiandien apibrėžiame turtus Jungtinėse Valstijose.

Savaime suprantama, kad milijonai afrikiečių, kurie buvo čia atvesti prieš jų valią ir pavergti, niekada nebuvo atlyginti. Buvo pažadėta laisviems žmonėms, buvusiems pavergtiems žmonėms, duoti jiems žemės. Rekonstrukcija taip pat daug žadėjo padaryti šią šalį lygesnę. Tačiau tie pažadai buvo išduoti.

Nuo 1860 m. Iki šiol mes nesprendėme klausimo, kam atiduoti žemę į ūkį. Ir tai, ką matėme per tą laiką, yra tos žemės, kurią atidavė federalinė vyriausybė, konsolidavimas, žemės, kuri priklausė baltiesiems vyrams, konsolidavimas į didžiąją dalį korporacijų, priklausančių baltiesiems vyrams.

Jei šiandien norite kalbėti apie nelygybės Jungtinėse Valstijose problemą, turite kalbėti apie tai, kas ūkininkauja žemėje, kam priklauso žemė ir kokie yra jų tikslai dirbant žemę. Dabar mes esame toje vietoje, kur galite pamatyti, kodėl aš manau, kad maistas yra toks veiksnys, lemiantis tai, kas vyksta visuomenėje.

Mes net nespėjome paminėti visuomenės sveikatos problemų, kylančių aplink maistą, teisingumo ar prieinamumo problemų. Mes vis dar kalbame apie žemę ir ūkininkavimą, ir jau kalbame apie lemiančius veiksnius, kaip mūsų šalis atrodo dabar “.

Taigi net tuo ankstesniu Amerikos istorijos laikotarpiu tai, kad žemę valdė pirmiausia balti vyrai, sukūrė šią natūralią maisto atskirtį. Maistas buvo platinamas arba parduodamas įvairiais būdais. Ar galite tai naudoti kaip trampliną kalbėdami apie kai kurias iš šių nelygybių?

„Ūkininkavimas buvo pakeistas iš veiklos, kai žmonės augino maistą sau, savo kaimynams, savo regionams - į veiklą, kurioje žmonės augino maistą, kad galėtų išsiųsti ir parduoti kitur. Ir tai pradėjo atsitikti anksti. Erio kanalo pastatas, pirmieji geležinkeliai ir visa tai leido.

Jūs pradedate matyti, kad žemės ūkio paskirties žemė nuo įvairių kultūrų auginimo pereina prie ... prekybinių augalų. Prekiniai augalai yra tai, ką federalinė vyriausybė skatino, rėmė ir netgi subsidijavo nuo Pirmojo pasaulinio karo, bet ypač prasidėjus Pirmajam pasauliniam karui. Ir tie prekybiniai augalai tikrai nėra maistas žmonėms, o maistas pramonei.

Taigi kraštutinis pavyzdys yra kukurūzų auginimas etanoliui. Mažiau ekstremalūs, bet vis tiek labai rimti pavyzdžiai yra maisto auginimas, kukurūzų auginimas gyvuliams šerti, kurie vėliau auginami pramoniniu būdu. Arba dar blogiau, mano nuomone, auginti maistą, kad jis taptų perdirbtu maistu, kuris vos atitinka maistą ir kuris. šiandien apsinuodija ar serga didele dalimi mūsų gyventojų. Ir, žinoma, procentas gyventojų, kurie yra labiausiai linkę susirgti dėl netinkamo maisto pardavimo, yra žmonės, turintys mažiau pinigų.

Ar galite kalbėti apie didžiulę perdirbto cukraus gamybą ir pardavimą ir apie tai, kaip mažai riebalų turinti dieta sukėlė didelių sveikatos problemų?

„XX amžius ką tik labai pavertė maistą maisto produktais. Daugelis produktų, kuriuos mes laikome maistu, iš tikrųjų buvo išrasti XX a. Aš kalbu ne tik apie „Twinkies“, bet apie šaldytas vakarienes ir konservuotas sriubas bei daugybę kitų dalykų, kai, kai kuriais skaičiavimais, 60% mūsų kalorijų dabar yra itin perdirbto maisto. Turėdamas omenyje itin perdirbtą maistą, turiu omenyje maistą, kurio negalėjai pasigaminti pats. Maistas pagamintas iš ingredientų, kurių nėra niekieno virtuvėje. Maistas, kurio mūsų močiutės neatpažintų.

Taigi cukrus tikrai yra didelė to dalis. Ir cukrus tikriausiai yra didžiausias kaltininkas, sukeliantis su mityba susijusias lėtines ligas, kurios yra didžiausias mūsų šalies žudikas ir ... daug didesnis nei COVID. Tačiau labai perdirbti visų rūšių angliavandeniai mums kenkia. Ir kiekvienais metais atsiranda vis daugiau maisto produktų, į maistą panašių medžiagų, kaip norite juos pavadinti, neatpažįstamų į maistą panašių objektų ... ir kiekvienais metais mūsų diabeto rodikliai didėja, vėžio dažnis didėja, su mityba susiję ligos didėja.

… Nuo COVID 2020 m. Žuvo apie 300 000 amerikiečių. Mes tai pripažįstame kaip krizę. Atsižvelgdami į administravimo ribas, mes su tuo susitvarkėme kaip galėdami ... bet nuo 1,5 iki 1,7 milijono amerikiečių miršta nuo su mityba susijusių lėtinių ligų. Tai yra Nacionalinių sveikatos institutų numeris. Ir mes to nevadiname krize. Dėl tam tikrų priežasčių esame pasirengę su tuo gyventi. Ir jei aš galiu turėti įtakos tam skaičiui, tai, kaip mes galvojame apie tą skaičių ir sakome, kad čia yra mitybos krizė, kurios pagrindas iš tikrųjų yra žemės ūkis, nes galime valgyti tik tai, ką gaminame. Ir mes, žmonės, negalime kontroliuoti, kas gaminama, perdirbama ir parduodama. Mes labai mažai kontroliuojame savo mitybą. Štai ką reikia keisti. Ir tai yra dideli dalykai. Tai nėra taip: „Pirkite savo ūkininkų turguje“, nors tai gera idėja. Tai reiškia, kad mums reikia esminių pokyčių, kaip mes galvojame apie maistą “.

Palaikykite KCRW - jūsų kasdienę gelbėjimo liniją.

KCRW laikosi mūsų misijos tarnauti mūsų bendruomenei visais įmanomais būdais šiuo sunkiu metu. Mes esame čia, kad galėtume pateikti jums vietinių naujienų, visuomenės sveikatos informacijos, muzikos jūsų dvasiai ir kultūriniam ryšiui. Sekite naujienas ir užsiprenumeruokite mūsų naujienlaiškius. Ir jei šiuo metu galite paremti mūsų pastangas, apsvarstykite galimybę paaukoti.


Diskusija

TLC kaip absoliutus kvėpavimo tūrio matas gali būti naudojamas sprendžiant kvėpavimo ir energetinių poreikių problemą šiuolaikiniams žmonėms 44,45 ir, galbūt, iškastiniams homininams taip pat 9,35.

Tačiau, nors TLC vertės yra gautos taikant paprastą metodą ligoninėse (kaip Bellemare 44 tyrimas), tai yra sunkiau, kai sprendžiame iškastinį įrašą. Taip yra todėl, kad TLC galime nustatyti tik iš kintamųjų, išmatuotų atskiruose šonkaulio elementuose, pavyzdžiui, šonkauliuose ir slanksteliuose. Šiuo atžvilgiu mūsų rezultatai yra novatoriški parodydami, kad individualus šonkaulių dydis (įvertintas per TVA_sml, TVC ir CS) gali būti koreliuojamas su TLC. Mes taip pat nurodome, kad nors mūsų 3D matavimas (CS) labiau koreliuoja su TLC nei tradicinis 3–10 šonkaulių matavimo TVC, tuberkuliozės ir ventralinė arka (TVA_sml) yra dar informatyvesnė apie TLC. Tai galbūt lemia tai, kad TVA fiksuoja informaciją apie vidutinį šoninį plotį ir plaučių perimetrą, o TVC - tik anteroposteriorinį dydį, kuris turi turėti įtakos ir CS. Be to, mes nurodome, kad centrinių ir apatinių šonkaulių dydis labiau koreliuoja su TLC nei viršutinių šonkaulių dydis (1 pav.). Tai atitinka naujausius tyrimus, kurie rodo, kad apatinis krūtinės ląstos dydis labiau koreliuoja su funkciniu dydžiu, suprantamu kaip dydžio padidėjimas nuo maksimalaus iškvėpimo iki maksimalaus įkvėpimo 42.

Mūsų neandertaliečių rezultatai rodo, kad TLC pateikia absoliučias vertes, kurios yra didesnės nei atitinkamų žmonių atitikmenų (3 lentelė). Kebara 2, neandertaliečių patinas iš Izraelio, rodo vidutinę 9,04 l TLC vertę, kuri yra statistiškai didesnė nei mūsų vyrų mėginys (vidurkis = 7,20 l) ir Bellemare ir kt. 44 (vidurkis = 6,27 l). Mūsų apskaičiavimai iš Tabun 1, neandertalietės patelės iš Izraelio, davė 5,85 l vidutinę vertę, kuri yra statistiškai didesnė nei mūsų moterų mėginys (vidurkis = 4,85 l) ir Bellemare ir kt. 44 (vidurkis = 4,81 l). Reikėtų pažymėti, kad patino Kebara 2 TLC buvo 54% didesnis už Tabun 1 patelės vertę. Tai, kad šis procentas neandertaliečiuose yra šiek tiek didesnis nei mūsų šiuolaikiniame žmogaus mėginyje (apie 48%, žr. Aukščiau), gali būti kūno sudėjimo skirtumų rezultatas, nes Kebara turi didesnę liesą masę, palyginti su Tabun 1, nei mūsų šiuolaikiniai vyrai, palyginti su mūsų šiuolaikinėmis patelėmis (3 lentelė). „El Sidrón SD-1450“ šonkaulis taip pat suteikia įžvalgų apie neandertaliečių TLC, ir kadangi jis yra statistiškai didesnis nei mūsų vyrų pavyzdys, tikėtina, kad jis priklausytų vyrui.

Svarbu pažymėti, kad jei būtume bandę įvertinti šių iškastinių pavyzdžių TLC vertes, naudodami kitus kintamuosius (pvz., Ūgį) pagal standartines žmogaus lygtis, Tabun 1 TLC būtų įvertintas 4,67 l, 4,50 l ir 4,91 l, naudojant formulės iš Crappo ir kt. 46, Roca ir kt. 47 ir Quanjer ir kt. Atitinkamai 48. Jei „Kebara 2“ TLC vertei įvertinti būtume naudojęsi standartinėmis žmogaus lygtimis, pagal Quanjer ir kt. Formules būtume gavę 6,18 l, 6,20 l ir 6,36 l reikšmes. 48, Cordero ir kt. 49 ir ​​Neder ir kt. 50, atitinkamai. Todėl tiek „Kebara 2“, tiek „Tabun 1“ pateikia daug didesnes TLC vertes, naudojant mūsų lygtis, nei naudojant standartines žmogaus lygtis. Kadangi priklausomai nuo lyties naudojamos skirtingos lygtys, mes neskaičiavome šios vertės El Sidrón neandertaliečiams ir ATD6 homininams, nes jų lytis nebuvo žinoma.

Naujausi įrodymai rodo, kad didelis TLC, pastebėtas neandertaliečiuose, palyginti su šiuolaikiniais žmonėmis, buvo didelių šonkaulių, esančių centrinėje ir apatinėje krūtinės ląstos dalyje, rezultatas, o neandertaliečių skersiniai procesai buvo labiau nukreipti į nugarą, palyginti su šiuolaikiniais žmonėmis, o tai sukėlė vidutinišką šonkaulio išsiplėtimą 18 , 20. Ši šonkaulių morfologija (3 pav.), Kartu su mūsų TLC rezultatais neandertaliečiams, atitinka didelį deguonies suvartojimą, kad būtų išlaikytas tikėtinas aukštas DEE, kurį pasiūlė ankstesni autoriai 9,35,51. Tas didelis DEE turi būti sukeltas dėl jų didelių smegenų (3 pav., 3 lentelė) ir didelės liesos kūno masės (3 lentelė), tačiau alternatyvūs paaiškinimai, pvz., Galimybė, kad neandertaliečiai turėjo dideles žarnas (kepenis ir šlapimo sistemas), būtinas didelėms ląstelėms apdoroti mėsos kiekiai, taip pat gali būti susiję su dideliu DEE 52.

a Krūtinės ląstos ir plaučių forma priekiniame vaizde šiuolaikiniams žmonėms ir neandertaliečiams bei su jomis susijusioms smegenims šoniniame vaizde. Neandertaliečių krūtinė ir kaukolė priklauso Kebara 2 5 ir Guattari neandertaliečiams. Šiuolaikinė žmogaus krūtinė ir kaukolė priklauso vidutiniškai keturiems šiuolaikiniams žmonėms 82 ir OI-2053. b Neandertaliečio ir šiuolaikinių žmogaus šonkaulių priekinis vaizdas. c Neandertaliečio ir šiuolaikinių žmogaus šonkaulių uodegos vaizdas

Nors sutariama dėl didelio neandertaliečio šonkaulio dydžio 14,15,16,17,18,19,20, nėra taip aišku, ar jų šonkauliai buvo didesni pagal kūno masę ar ūgį35. Pavyzdžiui, 8 šonkaulio „Shanidar 3“ neandertaliečių kvėpavimo srities įvertinimai rodo, kad jis buvo proporcingas jo kūno masei, tačiau „Kebara 2“ šonkaulio 8 kvėpavimo zona buvo santykinai didesnė jo kūno masei 35. Šiuo atžvilgiu mūsų rezultatai gali reikšti, kad tiek „Kebara 2“, tiek „Tabun 1“ buvo didesnis TLC/M santykis nei mūsų šiuolaikiniai žmogaus etaloniniai mėginiai, kurie palaiko Churchillio 35 darbą. Kalbant apie tai, ar neandertaliečiai turi didesnį TLC, palyginti su šiuolaikiniais žmonėmis, mūsų rezultatai patvirtina šį teiginį, nes Kebara 2 ir Tabun 1 individų TLC/S vertės buvo (vidutiniškai) didesnės nei atitinkami šiuolaikiniai žmonių mėginiai. Tai, kad abu neandertaliečiai pateikė didesnes TLC/M ir TLC/S vertes, palyginti su mūsų šiuolaikiniu žmogaus mėginiu, turi būti susijęs su jų dideliu DEE.

However, some caution must be taken in the interpretation of these results since TLC/M and TLC/S ratio are based on estimates of stature and lean body mass in Neanderthals 9,35,51,53 and this could introduce some error in the ratios. Even when including this potential error, it is clear that Neanderthals’ thoraces were larger for their stature (Fig. 2), which would be consistent with previous research on ribcage/body size ratios based on rib size/humerus length 15 . It is also important to recall that lean body mass estimates were calculated applying fat-free mass percentages to the total Neanderthal body mass, which were taken from modern Inuit individuals 51,54,55 . Therefore, it is possible that the percentages for Neanderthals were different than those of Inuits. In addition to differences in fat-free mass percentages, there may also be differences in other tissues, such as brown adipose tissue. Although the role of this tissue in environmental adaptation is speculative, it is the only human tissue dedicated exclusively to heat production 56 . Body composition in Neanderthals is not the focus of our work and should be addressed in future research.

Regarding the evolutionary origin of the large Neanderthal TLC, H. heidelbergensis (likely potential ancestors of Neanderthals) are also thought to have large thoraces, both in absolute terms and perhaps relative to their stature as well 6,57 . However, the lack of literature on fossil remains of the costal skeleton makes it difficult to address this issue. Lower Pleistocene hominins from the Gran Dolina site (Burgos, Spain) are hypothetical ancestors of H. heidelbergensis (and thus Neanderthals) and are also thought to have large thoraces because of their long clavicles 6,30 . Whether H. antecessor is actually a species itself or represents an European branch of H. erectus/ergaster 34 , recent Bayesian analyses 58,59 suggest that H. antecessor belongs to a basal clade of modern human and Neanderthals, alongside other early Homo species such as H. erectus, ergaster and the recently discovered species named as H. naledi 60 . Todėl, H. antecessor could be used as an approach to test whether large bodied early Homo species already presented a large TLC.

Our results of estimated TLC based on ribs 7 and 10 yielded values of 5.28 l and 8.70 l for ATD6 hominins, respectively, which were larger than our comparative sample of female and male modern humans, respectively. In this case, we are not certain that these ribs belonged to the same individual, so we hypothesize here that ATD6–39 (the larger value) could represent a male rib, whereas ATD6–89+206 (the smaller value) could represent a female rib. If this is confirmed, we would see in ATD6 hominins the same evolutionary trend that we see in Neanderthals, males and females being larger (on average) than our modern human comparative sample. However, some caution should be taken because of the uncertainty in the composition of the ATD6 sample 31 . The TLC/M ratio for these hominins could not be calculated since body mass values are not available in the current literature due to the fact that this fossil site did not yield any remains of lower limbs that were well enough preserved to provide evidence of body mass 30 . Regarding stature, ATD6 hominins presented an average stature of 172.5 cm, which was larger than the average for Neanderthals 6,30,57 . The TLC/S ratio for ATD6 hominins using rib 7 was larger than the female average and larger than the male average using rib 10. This would support the possibility that ribs ATD6–89+206 and ATD6–39 are female and male ribs, respectively. It would also support what we found in Neanderthals, that is, that the large TLC relative to stature was beginning to be evident in the Lower Pleistocene of Europe, even when considering that ATD6 hominins presented larger statures than Neanderthals 6,30 .

Therefore, according to the evidence of TLC, if we accept that H. antecessor was in the basal clade of both Neanderthals and modern humans, we suggest here that a large ribcage relative to stature is present in the whole European hominin lineage (represented here by ATD6 hominins and Neanderthals). However, whether it is also present in other European hypothetically intermediate species such as H. heidelbergensis must be addressed in future research. The large ribcage of the European hominin lineage could be linked to the wide trunks proposed by previous authors for those species 6 , which would show an evolutionary trend towards Neanderthals, based on relative stature reduction and relative thorax size increase.

Regarding the adaptive significance of this evolutionary trend, it should be noted that in the Lower and Middle Pleistocene there is a trend towards large body sizes across most of the mammal clade, with herbivores showing a larger size increase than carnivores 61,62,63,64,65 . In carnivores, this size increase could be important for facilitating hunting tasks, whereas in herbivores it could be important for avoiding being preyed upon by carnivores. This general ecological rule could also apply to hominins and perhaps underlie the large body mass of Lower and Middle Pleistocene hominins, partially explaining their wide trunks 9 . Besides this general explanation, other more specific ones have been proposed: the stout (“short but massive”) Neanderthal body could be explained by the eco-geographical rules of Allen and Bergmann 66,67 , which could cause the shortening of distal limbs and the widening of the trunk observed in Neanderthals 1,2,3,4,5,6,7,8,9 . However, recent studies on bioenergetics show that Neanderthals inhabiting the same climatic conditions as modern humans present larger DEE than modern humans. This could be the result of the cost of maintaining heavy and highly muscled bodies with large brains (Fig. 3, Table 3) along with the need to exert muscular force in the accomplishment of subsistence tasks 9,35,36,51 . This larger muscle mass would have provided them with a greater thermogenic capacity and also greater insulation against cold compared to modern humans, which could be understood as an exaptation 9,35 . Future studies should include more Neanderthal ribs and also other hominin species not included here, such as H. heidelbergensis arba H. erectus, in order to expand the evolutionary framework.

Finally, even though physiological function must have been of evolutionary significance, caution should be used in assuming that an enlarged thorax was result of natural selection and was passed down as an adaptation to later European Pleistocene hominins. In particular, enhanced pulmonary function as modelled in modern human populations living at high altitudes shows that developmental processes have an important role in shaping the physiology of respiration and oxygen consumption 68,69,70,71,72 . Developmental factors also play an important role in determining thorax morphology. Here again, humans living at high altitudes from many different regions provide important data demonstrating this point, but the small sample sizes of hominin fossil assemblages make developmental factors difficult to test. The possibility that developmental processes contributed to the emergence of a large thorax and pulmonary capacity in early Pleistocene hominins of Europe and in later Neanderthals does not alter the results of this study.

Our work is, to our knowledge, the first successful attempt to estimate TLC in fossil hominins. We have found that Neanderthals presented around 20% larger lung capacities than modern humans, both absolutely and relative to their lean mass and stature. This could be caused by the large lean body mass of Neanderthals, coupled with their large brains and gut size (liver and urinary systems), contributing to their high DEE. Assuming that H. antecessor is in the basal clade of Neanderthals (which is still a heated debate), the trend towards large lung capacities could even be observed in the lower Pleistocene of ATD6. Finally, although we used a large sample of current Europeans to create a statistical model (controlled for stature and body mass) to calculate TLC in fossil hominins, future research should include broader samples from different modern humans populations. Those that present different limb proportions compared to Europeans and that could parallel Neanderthal body proportions (populations adapted to high altitudes and extreme low temperatures) are mostly necessary. In addition, future studies should make an effort to include early H. sapiens such as Cro-Magnon, Skhul or Abri Pataud.


Evolution Of Technology

By far the most interesting advancement in computers to me was the development of the “supercomper” called ATLAS. The University of Manchester developed ATLAS in the United Kingdom and it was officially authorized in 1962. This computer was unlike anything seen before it was ten times faster then any other computer built. There were many different changes in to the make the supercomputer so much faster and smarter. They changed their transistors from germanium to silicon.&hellip


CSIC reconstructs how Neanderthals grew, based on an El Sidrón child

How did Neanderthals grow? Does modern man develop in the same way as Homo neanderthalensis did? How does the size of the brain affect the development of the body? A study led by the Spanish National Research Council (CSIC) researcher, Antonio Rosas, has studied the fossil remains of a Neanderthal child's skeleton in order to establish whether there are differences between the growth of Neanderthals and that of sapiens.

According to the results of the article, which are published in Mokslas, both species regulate their growth differently to adapt their energy consumption to their physical characteristics.

"Discerning the differences and similarities in growth patterns between Neanderthals and modern humans helps us better define our own history. Modern humans and Neanderthals emerged from a common recent ancestor, and this is manifested in a similar overall growth rate", explains CSIC researcher, Antonio Rosas, from Spain's National Natural Science Museum (MNCN). As fellow CSIC researcher Luis Ríos highlights, "Applying paediatric growth assessment methods, this Neanderthal child is no different to a modern-day child". The pattern of vertebral maturation and brain growth, as well as energy constraints during development, may have marked the anatomical shape of Neanderthals.

Neanderthals had a greater cranial capacity than today's humans. Neanderthal adults had an intracranial volume of 1,520 cubic centimetres, while that of modern adult man is 1,195 cubic centimetres. That of the Neanderthal child in the study had reached 1,330 cubic centimetres at the time of his death, in other words, 87.5% of the total reached at eight years of age. At that age, the development of a modern-day child's cranial capacity has already been fully completed.

"Developing a large brain involves significant energy expenditure and, consequently, this hinders the growth of other parts of the body. In sapiens, the development of the brain during childhood has a high energetic cost and, as a result, the development of the rest of the body slows down," Rosas explains.

Neanderthals and sapiens

The cost, in terms of energy, of anatomical growth of the modern brain is unusually high, especially during breastfeeding and during infancy, and this seems to require a slowing down of body growth. The growth and development of this juvenile Neanderthal matches the typical characteristics of human ontogeny, where there is a slow anatomical growth between weaning and puberty. This could compensate for the immense energy cost of developing such a large brain.

In fact, the skeleton and dentition of this Neanderthal present a physiology which is similar to that of a sapiens of the same age, except for the thorax area, which corresponds to a child between five and six years, in that it is less developed. "The growth of our Neanderthal child was not complete, probably due to energy saving", explains CSIC researcher Antonio Rosas.

The only divergent aspect in the growth of both species is the moment of maturation of the vertebral column. In all hominids, the cartilaginous joints of the middle thoracic vertebrae and the atlas are the last to fuse, but in this Neanderthal, fusion occurred about two years later than in modern humans.

"The delay of this fusion in the vertebral column may indicate that Neanderthals had a decoupling of certain aspects in the transition from infancy to the juvenile phase. Although the implications are unknown, this feature could be related to the characteristic enlarged shape of the Neanderthal torso, or slower brain growth", says Rosas.

The Neanderthal child

The protagonist of this study was 7.7 years old, weighed 26 kilos and measured 111 centimetres at the time of death. Although the genetic analyses failed to confirm the child's sex, the canine teeth and the sturdiness of the bones showed that it to be a male. 138 pieces, 30 of them teeth (including some milk teeth), and part of the skeleton- including some fragments of the skull from the individual- identified as El Sidrón J1, have recovered.

The researchers have been able to establish that our protagonist was right-handed and was already performing adult tasks, such as using his teeth as a third hand to handle skins and plant fibres. In addition, they know who his mother was, and that the child protagonist of this investigation had a younger brother in the group. Furthermore, this child was found to have suffered from enamel hypoplasia when he was two or three years old. Hypoplasia (white spots on the teeth, especially visible in the upper incisors), occurs when the teeth have less enamel than normal, the cause usually being malnutrition or disease.

Discovered in 1994, the El Sidrón cave, located in Piloña (in Asturias, northern Spain) has provided the best collection of Neanderthals that exists on the Iberian Peninsula. The team has recovered the remains of 13 individuals from the cave. The group consisted of seven adults (four women and three men), three teenagers and three younger children.

Previous studies have been carried out by a multidisciplinary team led by the paleoanthropologist Antonio Rosas (CSIC's National Museum of Natural Sciences), the geneticist Carles Lalueza-Fox (Institute of Evolutionary Biology, run by CSIC and the Pompeu Fabra University) and by the archaeologist Marco de la Rasilla (University of Oviedo).

Atsakomybės apribojimas: AAAS ir „EurekAlert“! neatsako už „EurekAlert“ paskelbtų naujienų pranešimų tikslumą! prisidedančioms institucijoms arba už bet kokios informacijos naudojimą per „EurekAlert“ sistemą.


Going with the gut

A teeming community of microbes thrives in the colon, all ultimately feeding on our leftovers. These tens of trillions of individual organisms (similar in number to all the human cells in the human body) belong to many different species. Our microbial communities vary enormously from person to person, but there’s a lot of what Carmody calls “redundancy in function”: different microbes can play the same roles. “At a functional level, we’re more similar than we would appear to be when we just look at the different bugs that are present,” she says.

There are about 150 times as many independent genes in our microbiome as we have in our own bodies, which gives our microbes a vast metabolic range—much bigger than ours. They can perform a whole bunch of functions that we can’t, says Carmody, such as breaking down materials we can’t digest, including cellulose. That functional range “has driven really profound, but very visible changes in biodiversity across animals that are linked to diet,” says Carmody. For example, unlike humans and most other primates, who carry our microbiomes at the rear end of our intestinal tracts, ruminants like cows and sheep that eat cellulose-rich grasses and shrubs but do not manufacture cellulose-digesting enzymes have evolved to keep theirs at the beginning, in four-chambered stomachs. This arrangement allows microbes to first break down the cellulose, which then makes the nutritional contents of the plant cell more available to the animal.

Although we lack cows’ stomachs, we too benefit from gut microbes that digest cellulose and other nutrients that resist digestion in the small intestine. They break these down into short-chain fatty acids, which we can absorb in our colons and use for energy. However, short-chain fatty acids provide fewer calories than the carbohydrates and proteins from which they are derived, because some of the energy goes to fuel the microbes themselves. “Microbes help us salvage energy from food that would otherwise go undigested. So under dietary conditions where fewer nutrients are absorbed in the small intestine and more make it into the colon, you’ve got greater energy return in the colon, but not greater energy return overall, because you’ve lost the ability to have first dibs on that food,” says Carmody.

When we change what we feed our microbes by changing what we eat, that will change the entire microbial ecosystem. “From the microbial communities’ perspective, on the raw diet the microbial community in the colon is seeing a large influx of starch. On the cooked diet, it’s not really seeing much starch come in at all,” says Carmody. “And so on the raw diet, competition will favor microbes that are very good at processing and metabolizing that starch, causing them to proliferate in number at the expense of those who can’t really take advantage of that starch.”


Neanderthals and sapiens

The cost, in terms of energy, of anatomical growth of the modern brain is unusually high, especially during breastfeeding and during infancy, and this seems to require a slowing down of body growth. The growth and development of this juvenile Neanderthal matches the typical characteristics of human ontogeny, where there is a slow anatomical growth between weaning and puberty. This could compensate for the immense energy cost of developing such a large brain.

In fact, the skeleton and dentition of this Neanderthal present a physiology which is similar to that of a sapiens of the same age, except for the thorax area, which corresponds to a child between five and six years, in that it is less developed. “The growth of our Neanderthal child was not complete, probably due to energy saving”, explains CSIC researcher Antonio Rosas.

The only divergent aspect in the growth of both species is the moment of maturation of the vertebral column. In all hominids, the cartilaginous joints of the middle thoracic vertebrae and the atlas are the last to fuse, but in this Neanderthal, fusion occurred about two years later than in modern humans.

“The delay of this fusion in the vertebral column may indicate that Neanderthals had a decoupling of certain aspects in the transition from infancy to the juvenile phase. Although the implications are unknown, this feature could be related to the characteristic enlarged shape of the Neanderthal torso, or slower brain growth”, says Rosas.


Materials and Methods

Materials.

Our sampling strategy aimed to collect dental calculus from a minimum of two independent populations, each consisting of at least five individuals, for each host genus and modern human lifestyle group (excepting Alouatta) (SI Appendix, Table S1 and Dataset S1). Dental calculus was sampled from twentieth-century skeletal remains of wild Alouatta (A. palliata), Gorilla (G. berengei beringei G. berengei graueri G. gorilla gorilla), ir Pan (P. troglodytes schweinfurthii P. troglodytes ellioti P. troglodytes verus) and from archaeological Neanderthals and modern humans using established protocols (DOIs: 10.17504/protocols.io.7vrhn56 and 10.17504/protocols.io.7hphj5n). Although many present-day human dental plaque datasets are publicly available, they have been shown to not be directly comparable to dental calculus (23), and consequently we generated dental calculus data for present-day humans. The study of deidentified present-day dental calculus was approved by the Institutional Review Board for Human Research Participant Protection at the University of Oklahoma (IRB no. 4543). All samples were collected under informed consent during routine dental cleaning procedures by practicing dental odontologists. For additional sample context descriptions and additional ethical approval information, reference SI Appendix, section S2.1.

Laboratory Methods.

For all museum and field station samples, we performed DNA extraction in dedicated cleanroom facilities using a protocol optimized for the recovery of degraded and fragmentary DNA (86). Present-day calculus was extracted as previously described (23). For all samples, DNA was built into dual-indexed Illumina libraries (87) and shotgun sequenced. In addition, a subset of samples were separately subjected to UDG treatment (88), followed by deep sequencing. Negative controls were included in all extraction and library construction batches. Sequencing was performed on either Illumina NextSeq. 500 or HiSeq. 4000 platforms. For details, reference SI Appendix, section S2.2–S2.4 and protocols.io under DOI: 10.17504/protocols.io.bq7wmzpe.

Data Processing and Quality Filtering.

For detailed descriptions of preprocessing and analysis procedures, including code, reference SI Appendix and external data repository (GitHub repository: https://github.com/jfy133/Hominid_Calculus_Microbiome_Evolution Archive DOI: 10.5281/zenodo.3740493). Additional ancient (13) and present-day dental calculus (23) data from previous studies were downloaded from the Online Ancient Genome Repository (OAGR) (https://www.oagr.org.au/) and the European Bioinformatics Institute (EBI) European Nucleotide Archive (ENA) (https://www.ebi.ac.uk/ena/) databases, respectively. Comparative metagenomes from present-day modern human microbiome and environmental sources were additionally downloaded from the National Center for Biotechnology Information (NCBI) Sequence Read Archive (SRA) database (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sra/). Accession numbers and download instructions for all FASTQ files are provided in SI Appendix, section S3.1. The EAGER pipeline (89) was used to perform initial preprocessing of sequencing data to remove possible modern human DNA sequences that can interfere with taxonomic profiling (due to present-day modern human DNA contamination in microbial reference genomes). We used relaxed bwa aln (90) mapping parameters for aDNA (−n 0.01), and nonhuman reads from replicate samples and libraries were then concatenated per individual. Human-mapped sequences were then poly-G clipped prior to reporting of mapping statistics. Processing statistics are provided in SI Appendix, section S3.2.

Taxonomic Binning and Preservation Assessment.

For taxonomic binning, we used the aDNA-optimized high-throughput aligner MALT (27, 91) together with the NCBI nt database (October 2017 uploaded to Zenodo under DOI: 10.5281/zenodo.4382154) and a custom NCBI RefSeq database (containing bacteria, archaea, and Homo sapiens, October 2018, SI Appendix, section S3.3) and employed a relaxed percent identity parameter of 85% and a base tail cut off (“minimum support”) of 0.01%. Resulting RMA6 files were loaded into MEGAN6 CE (64) and prokaryotic Operational Taxonomic Unit (OTU) tables were exported (Dataset S2). A comparison of the two databases is provided in SI Appendix, section S3.3. Given the challenges of low preservation and contamination in ancient microbiome studies, we performed a multistep procedure to screen for and remove poorly preserved samples and contaminant OTUs from the non-UDG-treated dataset (SI Appendix, Fig. S2). We developed a visualization for the identification of calculus samples with weak oral microbiome signatures (SI Appendix, Fig. S3). This procedure involves comparing identified taxa to their previously reported isolation source(s), ranking these taxa from most to least abundant, and tracking the cumulative percentage of oral taxa along this rank (termed here as “decay”). Samples with a low percentage of oral taxa after an initial “burn-in” based on stabilization of curve fluctuation were removed from downstream analysis. Nuoroda SI Appendix, section S3.4 for details. We compared this method to results obtained using SourceTracker (28)—which was performed on 16S-mapped reads filtered from shotgun data using EAGER (with comparative present-day modern human and environmental metagenomes as sources), followed by closed-reference clustering using QIIME (92)—and found concordance between the two methods (SI Appendix, Fig. S3). We next used the R package decontam (29) to statistically detect putative laboratory and environmental contaminants (as present in negative controls and a set of archaeological bone samples—SI Appendix, section S3.6), which were then removed prior to downstream analysis. To authenticate the remaining OTUs, we utilized the output of MaltExtract (93) in the MaltExtract-Interactive Plotting App (MEx-IPA) tool (DOI: 10.5281/zenodo.3380011), which we developed for rapid visualization of characteristic aDNA patterns, such as cytosine to thymine deamination, short fragment lengths, and edit distance from reference (SI Appendix, Fig. S4 and section S3.5). After mapping with EAGER to well-known oral taxa, we also validated DNA damage patterns using DamageProfiler (Fig. 1C) (94).

Microbial Compositional Analysis.

To remove low-abundance environmental contaminants or spurious hits, we selected a minimum abundance cutoff of 0.07% of alignments for genus-level and 0.04% of alignments for species-level identifications (SI Appendix, Figs. S7 and S8 and section 5.2). We normalized profiles through phylogenetic isometric-log-ratio transformation (95) of the abundance-filtered OTU tables and then performed PCoA on the resulting euclidean distances (SI Appendix Fig. S5 C ir D ir SI Appendix, section S4.1). To statistically verify host genus clusters, we used the adonis function from the R package vegan to perform PERMANOVA (35) analysis after controlling from unequal sample sizes (SI Appendix, section S4.2). After removal of poorly preserved samples, oral communities show distinct centroids for each host genus (bootstrapped PERMANOVA, ɑ = 0.05, P = 0.001, pseudo-F = 5.23, R 2 = 0.28) Alouatta was excluded due to small sample size. We performed bootstrapped hierarchical clustering (96) on the euclidean distances of centered log ratio–transformed OTU tables and visualized the results in the form of a heatmap (Fig. 3 and SI Appendix section S4.3). Sample and taxon clustering was performed with the McQuitty hierarchical clustering algorithm, and taxon blocks within the heatmap were selected by visual inspection. Bootstrap values of sample clusters were estimated through the R package pvclust (96). Species oxygen-tolerance metadata was obtained from the BacDive database (97) via the BacDiveR R package (DOI: 10.5281/zenodo.1308060). For validation of the observations made on the heatmaps, we also performed grouped indicator analysis (98) (SI Appendix, section S4.4). Clustering of human oral microbiomes by variables such as time, geography, and dietary subsistence was assessed using PCoA, PERMANOVA, and hierarchical clustering (SI Appendix, section S4).

Core Microbiome Analysis.

Using the contaminant-filtered OTU tables of well-preserved samples, we converted all taxa above the minimum support threshold to a presence/absence profile. Taxa were required to be present in at least half (50%) of the members of a population for it to be considered core to the population and to be present in at least two-thirds (66%) of populations to be considered core to a host group (SI Appendix, Fig. S9 reference SI Appendix, section S5.2 for parameter experimentation details). We then generated UpSet plots (99) to visualize the microbial intersections of each host group at both the species and genus levels (Fig. 2 A ir B), and we also compared the results between both databases. Further discussion on the exclusion of the common soil genus Mycobacterium from core genera is provided in SI Appendix, section S5.2. Validation of results through smaller sample sizes was carried out by bootstrapping analysis, which was performed by randomly subsampling (with replacement) individuals from each host genus and rerunning the core calculation procedure to 1,000 replicates (SI Appendix, section S5.3). We created a diagram of the core human oral microbiome (Fig. 2C) based on published fluorescence in situ hybridization (FISH) images of human dental plaque (8, 100). For species/genera that were not analyzed in these publications, literature searches were performed to find evidence of their localization within plaque based on immunohistochemistry, immunofluorescence, or FISH (SI Appendix, sections S5.1 and S5.4). All members of the human core microbiome are shown, including those also shared with other African hominids and howler monkeys. For further details, reference SI Appendix, section S5.3.

Genomic Analysis.

We used EAGER to map (see below for more details) the deep-sequenced UDG-treated dataset and four samples from present-day individuals (Alouatta, 3 Gorilla, 3 Pan, 4 Neanderthal, 3 ancient modern human, 6 present-day modern human, 4 total: 23) against the reference genomes of Tannerella forsythia ir Porphyromonas gingivalis (SI Appendix, section S5.5). We used bedtools (101) to calculate the breadth and depth coverage of a set of known virulence factors for these two taxa. To reduce the risk of spurious alignments (e.g., from cross mapping of conserved sequences), we filtered out genes that had a breadth of coverage less than 70% and/or that appeared to have strongly different coverage depths compared to the rest of the genome (reference SI Appendix, section S5.5 for more details). The resulting genes were visualized as a heatmap for comparison (SI Appendix, Fig. S9). We selected all species-level Streptokokas alignments from the shallow sequenced dataset minimum support filtered NCBI nt–MALT OTU tables and assigned them to one of eight species groups based on the literature (67) (reference SI Appendix, section S5.6 for group definitions). We then calculated the fraction of alignments for each species group over all taxonomic alignments for each sample (Fig. 5B). To further validate the results, we calculated a similar ratio but based on the mapping of the deep-sequenced dataset against a superreference of 166 Streptokokas genomes (see below). We identified abpA- ir abpB-like gene coordinates from the superreference using panX (102), then extracted the number of reads mapping to these annotations and calculated the fraction of these reads over all Streptokokas superreference mapped reads. We then applied a Mann–Whitney U test to test the null hypothesis of no difference between the distributions of ratios of Homo and nonhuman primates, as well as compared these results to a distribution of P values of 100 randomly shuffled group assignments (reference SI Appendix, section S5.7 for more details). Reference sequences of abpA ir abpB were extracted from Streptokokas genomes in RefSeq and indexed for mapping. All shallow sequencing dataset samples were mapped against all reference strains. For samples with a gene coverage of at least 40% at 1×, a consensus sequence was exported from the Integrative Genome Viewer (IGV) (103). An input file of the consensus sequences and references was generated in BEAUTi and used to run BEAST2 (104) for Bayesian skyline plot analysis. For details, reference SI Appendix, section S5.9.

Microbial Phylogenetics.

We first attempted a competitive-mapping strategy against genus-wide superreferences of identified core taxa (reference SI Appendix, sections S6.1 and S6.2), but this approach yielded only limited results (SI Appendix Fig. S10 and section S6.3). We then instead performed phylogenetic reconstruction by mapping the same dataset to a single representative genome for each genus, considered as representing a population of related taxa. To account for challenges with low-coverage ancient data, we called SNPs using MultiVCFAnalyzer and required each SNP call to have a minimum of 2× coverage and a support of ≥70% of reads (SI Appendix, section S6.5). The resulting FASTA alignments were loaded into R. Samples with fewer than 1,000 SNPs were removed, and pairwise distances were calculated based on the JC69 model (105). A bootstrapped neighbor-joining algorithm from the R package ape (106) was applied to the distance matrices with 100 replicates (SI Appendix, section S6.6). Trees were visualized with ggtree (107). Finally, we retained trees where the basal internal nodes had bootstrap supports of ≥70% (SI Appendix, Fig. S11). The same procedure was then applied to the shallow sequencing dataset with the additional samples described above in the main text (SI Appendix, Fig. S12). To test whether pre-14 ka individuals clustered with Neanderthals due to reference bias, we calculated the median number of positions that were shared between EMN001 and Neanderthals to a histogram of median pairwise comparisons between all modern human individuals (SI Appendix, section S6.6).

Functional and Metabolic Pathway Analysis.

We took two approaches to characterizing the functional profiles of the calculus metagenomes. First, we used HUMANn2 (63) [with MetaPhlAn2 (108) generated taxonomic profiles] to generate functional profiles based on the UniRef90 (109) and ChocoPhlAn (July 2018) (63) databases. Preservation was independently assessed for pathway abundance and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) ortholog functional profiles, SI Appendix, section S7.1. We compared the functional profiles of well-preserved calculus between host groups using pathway abundance (n = 94) and gene families converted to KEGG orthologs (n = 109) using PCA (SI Appendix, Fig. S13). Orthologs with the strongest loadings were visualized with biplots (SI Appendix, Fig. S13 AC), and the species from which these orthologs were derived were determined (SI Appendix, Fig. S13 BD). The clustering of host genera in PCAs using only orthologs in specific pathways (carbohydrates, amino acids, lipids) was also explored (SI Appendix, Fig. S10 AC). For details, reference SI Appendix, section S7.1.4. Second, we used AADDER (included within MEGAN6 CE) (64) to profile the number of alignments to annotations present in the custom RefSeq database as aligned by MALT (see above). We then used MEGAN6 to export SEED category (110) profiles. Preservation was independently assessed for SEED protein functional profiles, reference SI Appendix, section S7.2. We compared the functional profiles of well-preserved calculus (n = 95) between host groups using proteins but not higher-level pathways (SI Appendix, Fig. S13). The proteins with the strongest loadings were visualized using biplots (SI Appendix, Fig. S13 EG), and the species from which these proteins were derived were determined (SI Appendix, Fig. S13 FH). The clustering of host genera in PCAs using only proteins in specific pathways (carbohydrates, amino acids, lipids) was also explored (SI Appendix, Fig. S14 DF). For details, reference SI Appendix, section S7.2.3.