在一项突破性的新研究中，芝加哥大学的一名研究人员使用代谢物——一种研究被称为代谢物的小分子的大数据方法——来揭示在欧洲殖民北美之前和之后植物和人类之间的关系。
与华盛顿州立大学的同事合作，芝加哥大学博士后研究员Korey Brownstein使用这种方法来研究在古代管子中发现的相近植物物种之间的差异。这是第一次以代谢学为基础的研究方法来鉴别古代美洲使用的烟草和草药的类型。
“我们开创性的研究为代谢组学领域增加了一个新的维度，”研究分子植物科学的布朗斯坦说。
根据布朗斯坦和他在威斯康辛州立大学的同事们的研究，北美土著居民吸烟的植物种类大约有100种。然而，植物和人之间的关系之前并没有在一个科学的框架内进行探索。
过去，研究人员利用生物标记方法，将代谢物或小型植物化合物的存在与特定植物的用途联系起来。虽然研究人员发现，由于欧美贸易商引进了已驯化的贸易烟草，当地长期吸烟的习惯已经改变，但他们无法区分贸易烟草和当地烟草，因为它们都含有尼古丁。先前的研究也未能破译这些植物的药用价值。
布朗斯坦的研究观察了两根管子:一根来自土著居民与欧美人接触之前的时期，估计在1334年到1524年之间;还有一个是后接触时期，可以追溯到大约18世纪末。
研究小组还测试了整整五个碗各种一般吸食植物的五个实验管道复制品,然后将管道分成parts-an努力两个工件,对该物种进行分类检测化合物熏考古保护植物和复制过程。
最终，研究小组在接触前和接触后的烟斗中都发现了尼古丁的生物标记，这表明烟草很可能在每个烟斗中都被吸过。利用代谢组学，研究小组特别发现烟草种类的N。在华盛顿，现在已经非常罕见的四种蚊子和R。油漆树，一种漆树油，常与烟草混合以提高其药用品质和烟的味道。这项研究标志着第一个在考古烟斗中发现非烟草植物的科学证据。
不像它的前接触对应，后接触管显示没有N的迹象。而不是与另一种烟草品种N。黄花。这在N的情况下特别有趣。rustica不仅在美国西部还没有出现，而且最初是在南美洲被驯化的——这表明该物种很可能是在18世纪由欧美商人作为主要贸易商品引入的。从历史上讲，由于这种贸易，本土烟草变得不那么普遍使用。
布朗斯坦和他的同事们的工作科学地说明了在美国西北部的土著社区，烟草使用从当地的贸易品种到被驯化的贸易品种的演变。他们的方法证明，代谢组学不仅可以帮助识别更多的植物类群，并在古代器物中使用各种特定的植物，而且该领域的未来研究可以利用这些结果来解决关于很久以前吸烟背后的方法和仪式的人类学问题。
引文:“一种基于古代残留物代谢的方法来区分古代管道中密切相关的植物物种的使用”，Brownstein等人，分子生物科学前沿，2020年6月26日。DOI: 10.3389 / fmolb.2020.00133
资助:美国国家科学基金会、ARCS基金会、Anne and Russ Fuller跨学科研究奖学金、美国农业部国家粮食与农业研究所
-这个故事是由芝加哥大学医学首次发表的。