CoproID: новый метод определяет происхождение древних фекалий

Археологические находки часто содержат фекалии, которые могут дать информацию о древнем здоровье, диете, эволюции паразитов и микробиома. Основная проблема — определить, кому они принадлежали. Исследование, опубликованное в журнале PeerJ под руководством Максима Борри и Кристины Варриннер из Института истории человечества Общества Макса Планка (MPI-SHH), представляет метод CoproID для надежного определения источника палеофекалий.

Машинное обучение для надежной классификации

Спустя тысячи лет установить источник фекалий сложно. Особенно трудно отличить человеческие фекалии от собачьих: они схожи по размеру, форме, встречаются на одних и тех же памятниках и имеют похожий состав. Кроме того, собак употребляли в пищу во многих древних обществах, а сами собаки могли поедать человеческие фекалии, что затрудняет простой генетический анализ, так как он может выявить ДНК обоих видов.

Чтобы получить информацию из палеофекалий, исследователи разработали метод coproID (идентификация копролитов). Он сочетает анализ древней ДНК хозяина с программным обеспечением на основе машинного обучения, обученным на микробиомах современных фекалий. Применив coproID к новым и ранее опубликованным данным, команда из MPI-SHH, Гарвардского университета и Университета Оклахомы смогла надежно предсказать источник древних фекалий. Комбинация ДНК хозяина и уникальных микробных сообществ внутри человека и собаки позволяет точно их различать.

Возможности классификации и изучение здоровья

«Неожиданным открытием нашего исследования стало осознание, что археологическая летопись полна собачьего помета», — говорит профессор Кристина Варриннер, старший автор исследования. Она также ожидает, что coproID найдет более широкое применение, особенно в криминалистике, экологии и науках о микробиоме.

Точная идентификация источника археологических фекалий позволяет напрямую изучать изменения в структуре и функции микробиома кишечника человека с течением времени. Исследователи надеются, что это даст понимание пищевой непереносимости и ряда других проблем здоровья человека. «Идентификация человеческих копролитов должна быть первым шагом в анализе древнего человеческого микробиома», — говорит первый автор исследования Максим Борри.

«С дополнительными данными о метагеномах кишечника невестернизированных сельских собак мы сможем лучше классифицировать даже более древние собачьи фекалии именно как собачьи, а не как "неопределенные"», — добавляет Борри. По мере роста каталога данных о микробиоме человека и собаки coproID будет улучшать классификацию и лучше помогать исследователям, работающим с палеофекалиями в различных географических и исторических контекстах.