长期以来，大多数考古学家将考古发现所嵌入的沉积物视为不重要的挖掘副产品。然而，近年来已经表明沉积物可能含有古老的生物分子，包括 DNA。该研究的资深作者马蒂亚斯·迈耶 (Matthias Meyer) 说：“从沉积物中提取古代人类和动物群 DNA 提供了令人兴奋的新机会，可以在骨骼遗骸稀少或缺失的地点调查古代人类和其他生物的地理和时间分布。”莱比锡马克斯普朗克进化人类学研究所研究员。

为了调查沉积物中 DNA 的起源，马克斯·普朗克的研究人员与一个国际地质考古学家小组(应用地质技术重建沉积物形成和遗址的考古学家)合作，在微观尺度上研究沉积物中 DNA 的保存情况。他们使用未受干扰的沉积物块，这些沉积物先前已从考古遗址中移除并浸泡在合成塑料(聚酯)树脂中。硬化块被带到实验室并切片以进行显微成像和遗传分析。

研究人员成功地从非洲、亚洲、欧洲和北美地区的沉积物块中提取了 DNA，这些沉积物块是 40 年前准备的。“事实上，这些块是古代 DNA 的极好来源——包括源自古人类的 DNA——尽管通常在塑料中储存了数十年，但提供了访问大量未开发的遗传信息库的途径。这项研究开辟了古代 DNA 研究的新时代这将重新访问存储在实验室中的样本，允许对早已被回填的站点进行分析，鉴于大流行世界中的旅行限制和站点无法访问，这尤其重要，”澳大利亚弗林德斯大学的迈克莫利说，他领导了一些地质考古分析。

沉积物基质中大量的微残留物

科学家们使用了丹尼索瓦洞穴的沉积物块，该洞穴位于西伯利亚中南部的阿尔泰山脉，那里有来自尼安德特人、丹尼索瓦人和现代人的古老 DNA已经检索到，并表明小有机颗粒产生的 DNA 比随机采样的沉积物多。“它清楚地表明，从丹尼索瓦洞穴沉积物中提取古代哺乳动物 DNA 的高成功率来自沉积物基质中大量的微残骸，而不是来自粪便、体液或可能吸附在矿物颗粒上的分解细胞组织的游离细胞外 DNA， ” 该研究的合著者兼葡萄牙阿尔加维大学研究员维拉·阿尔迪亚斯 (Vera Aldeias) 说。“这项研究更接近于准确了解古代 DNA 保存在沉积物中的位置和条件，”莫利说。

研究中描述的方法允许对沉积物进行高度局部化的微尺度采样以进行 DNA 分析，并表明古代 DNA (aDNA) 并非均匀分布在沉积物中;并且特定的沉积物特征比其他特征更有利于古代 DNA 的保存。“将沉积物 aDNA 与考古微观背景联系起来意味着我们还可以解决沉积物之间 aDNA 物理运动的可能性，”森肯伯格人类进化和古环境中心(德国)的研究员 Susan Mentzer 说。

该研究的主要作者 Diyendo Massilani 能够从仅几毫克的沉积物中恢复大量的尼安德特人 DNA。他可以确定留下 DNA 的个体的性别，并表明他们属于与尼安德特人相关的人群，其基因组先前是从洞穴中发现的骨骼碎片中重建的。“这些塑料嵌入沉积物的小样本中的尼安德特人 DNA 比我们通常在松散材料中发现的要集中得多，”他说。“通过这种方法，将来可以从一小块凝固的沉积物中分析许多不同古代人类个体的 DNA. 想到这可能是因为他们在数万年前将洞穴用作厕所，这很有趣。”