เมล็ดพันธุ์ที่ค้นพบระหว่างการขุดค้นทางโบราณคดีในถ้ำแห่งหนึ่งในทะเลทรายจูเดียนได้งอกออกมา
โดยการวิเคราะห์คาร์บอนกัมมันตรังสีบ่งชี้ว่ามีอายุระหว่าง 993 CE– 1202 calCE การจัดลำดับดีเอ็นเอและการวิเคราะห์เชิงวิวัฒนาการได้ระบุว่าต้นกล้าดังกล่าวอยู่ในสกุล Commiphora
Jacq. ซึ่งเป็นพืชใบเลี้ยงดอก ซึ่งเป็นพี่น้องกับ Commiphora สายพันธุ์ทางตอนใต้ของแอฟริกาใต้สามสายพันธุ์ แต่มีลักษณะเฉพาะจากสายพันธุ์อื่นๆ
ทั้งหมดที่สุ่มเก็บมาจนถึงปัจจุบัน ต้นกล้าที่งอกออกมาไม่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับสายพันธุ์ Commiphora ที่มักเก็บเกี่ยวเพื่อเอาเรซินที่มีกลิ่นหอม รวมทั้ง Commiphora gileadensis (L.) C.Chr. ซึ่งเป็นตัวอย่างสำหรับ
“Judean Balsam” หรือ “Balm of Gilead” ในสมัยโบราณที่สูญพันธุ์ในท้องถิ่น การวิเคราะห์ด้วย GC-MS เผยให้เห็นสารประกอบที่มีกลิ่นหอมเพียงเล็กน้อย แต่มีสารประกอบที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมทางชีวภาพหลายเป้าหมายและกลุ่มสารประกอบไกลโคลิปิดที่ยังไม่ได้มีการอธิบายมาก่อนอยู่มาก มีการเสนอสมมติฐานหลายประการเพื่ออธิบายถึงต้นกำเนิด ผลกระทบ และความสำคัญทางชาติพันธุ์พฤกษศาสตร์ของ Commiphora sp. ที่ไม่รู้จักนี้ เท่าที่เราทราบ พืชชนิดแรกที่ถูกระบุจากแหล่งโบราณคดีในภูมิภาคนี้ ได้แก่ การระบุด้วย
ต้นไม้ที่ผลิตเรซินที่กล่าวถึงในแหล่งข้อมูลในพระคัมภีร์ และความสัมพันธ์ทางการเกษตรที่เป็นไปได้กับ
Judean Balsam ในประวัติศาสตร์
การงอกของเมล็ดพันธุ์โบราณที่ได้มาจากแหล่งโบราณคดี 1 ดินเยือกแข็ง2 และคอลเลกชันทางประวัติศาสตร์และพฤกษศาสตร์3 พร้อมแหล่งที่มาที่ตรวจสอบได้และการวิเคราะห์คาร์บอนกัมมันตรังสีที่มีการระบุวันที่อย่างถูกต้อง ได้แก่; Silene sp. อายุ ~30,000 ปีจากดินเยือกแข็งในไซบีเรีย 2 ; เมล็ดอินทผลัมอายุ 2,000 ปี4–6, แคลลัสที่มีชีวิตจากเมล็ด Anagyris foetida อายุ 1,600 ปี7, เมล็ดบัวอายุ 1,300 ปี8,สปอร์สแฟกนัมในพีทแลนด์อายุ 680 ปี9 และเมล็ดอะเคเซียอายุ 151 ปี10 การฟื้นคืนเมล็ดพันธุ์โบราณได้ก่อให้เกิดความสนใจอย่างมากเนื่องจากมีศักยภาพในการนำไปประยุกต์ใช้ในหลายสาขาเพื่อนำแท็กซาที่สูญหายกลับคืนมาและระบุฟีโนไทป์ก่อนหน้าและสูญพันธุ์11,12; มีส่วนช่วยให้เข้าใจการนำพืชผลมาเลี้ยง การวิวัฒนาการ และการปรับปรุงพืชผลปัจจุบันได้ดีขึ้น4–6; หลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการจัดลำดับที่เกิดจาก DNA โบราณที่เสื่อมโทรมผ่านสาขาที่เกิดขึ้นใหม่ของ “จีโนมิกส์การฟื้นคืนชีพ” 6; เสริมสร้างประชากรของสายพันธุ์ที่หายากและฟื้นคืนสายพันธุ์ที่สูญพันธุ์จากธรรมชาติ11,12; ให้ข้อมูลอันมีค่าเกี่ยวกับอายุยืนยาว ความทนทาน และความทนทานต่อความเครียดของเมล็ดพันธุ์พร้อมผลกระทบต่อการเกษตร การอนุรักษ์ความหลากหลายทางชีวภาพ และเทคโนโลยีการธนาคารเมล็ดพันธุ์8,13; การค้นพบสารประกอบที่น่าสนใจในด้านเภสัชกรรม; ช่วยให้เข้าใจสังคมโบราณได้ดีขึ้นผ่านข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมในอดีต พฤกษศาสตร์ชาติพันธุ์ เศรษฐกิจ สังคม และวัฒนธรรมทางวัตถุ4,5ในการศึกษาปัจจุบันนี้ เราได้รายงานเกี่ยวกับการงอกและการเติบโตของเมล็ดพันธุ์โบราณที่ระบุว่าเป็นของสกุล Commiphora ที่ถูกกู้คืน
ในระหว่างการขุดค้นทางโบราณคดีในถ้ำธรรมชาติในทะเลทรายจูเดียนทางตอนเหนือสกุล Commiphora (กรีก: “kommi” ที่มียางไม้) ซึ่งเป็นสมาชิกที่มีสายพันธุ์มากมายในวงศ์กำยานและมดยอบ (Burseraceae) ซึ่งกระจายพันธุ์ส่วนใหญ่ในแอฟริกา มาดากัสการ์ และคาบสมุทรอาหรับ14 ได้รับการยกย่องตลอดประวัติศาสตร์ว่ามีประโยชน์ทางเศรษฐกิจและทางชาติพันธุ์พฤกษศาสตร์เนื่องจากเรซินยางไม้หอมหรือเรซินโอลิโอเรซินที่ผลิตโดยสมาชิกในวงศ์นี้14–16 ตั้งแต่ศตวรรษที่ 18 Commiphora gileadensis(L.) C.Ch.ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่มีกลิ่นหอมมากซึ่งมีถิ่นกำเนิดในคาบสมุทรอาหรับและแอฟริกาตะวันออกเฉียงเหนือ และเป็นหนึ่งในสายพันธุ์ Commiphora อย่างน้อย 25 สายพันธุ์ที่มีการใช้เรซินโอเลอรีซินเพื่อการแพทย์ชาติพันธุ์17 ถือเป็นผู้สมัครเข้าแข่งขันสำหรับ“Judean Balsam” หรือ “Balm of Judea” ในประวัติศาสตร์ ซึ่งปลูกในภูมิภาคนี้มาอย่างน้อย 1,000 ปีโดยเฉพาะที่แหล่งโอเอซิสรอบแอ่งทะเลเดดซี18–21 Judean Balsam เป็นสินค้าส่งออกที่มีมูลค่าสูงที่สุดของยูเดียโบราณ (ปัจจุบันคืออิสราเอลและปาเลสไตน์) และได้รับการบรรยายอย่างละเอียดโดยนักเขียนในสมัยโบราณ โดยเป็นเรซินที่มีกลิ่นหอม “opobalsamum” (กรีก: “น้ำยางของบาล์ม”) และมีประโยชน์ทางเศรษฐกิจมากมาย18–22 อย่างไรก็ตาม จูเดียน บาล์ซัมได้หายไปจากภูมิภาคนี้ในคริสต์ศตวรรษที่ 9ทำให้เกิดการถกเถียงกันอย่างยาวนานและยังไม่มีข้อสรุปในวรรณกรรมที่ตีพิมพ์เกี่ยวกับเอกลักษณ์ทางวิทยาศาสตร์ของสายพันธุ์นี้และว่าสายพันธุ์นี้เคยอยู่รอดในที่อื่นหรือไม่19,23–25 อย่างไรก็ตาม การระบุจูเดียน บาล์ซัมกับคอมมิฟอรา กิลเอเดนซิสยังคงเป็นที่ถกเถียงกันเนื่องจากความแตกต่างทางสัณฐานวิทยาระหว่างทั้งสองสายพันธุ์19 การขาดหลักฐานยืนยันซากพฤกษศาสตร์โบราณของสายพันธุ์คอมมิฟอราในเลแวนต์ใต้ (อิสราเอล ปาเลสไตน์ และจอร์แดนในปัจจุบัน)20,24 และการขาดสายพันธุ์คอมมิฟอราพื้นเมืองที่ยังคงหลงเหลืออยู่ในภูมิภาคนี้25นอกจากนี้ ความไม่แน่นอนนี้เนื่องจากประวัติชีวิตและตำแหน่งที่ตั้งที่ห่างไกลของสายพันธุ์คอมมิฟอราส่วนใหญ่ ทำให้อนุกรมวิธานของสายพันธุ์คอมมิฟอราร่วมสมัยยังไม่ชัดเจน26,27 สายพันธุ์ใหม่ถูกค้นพบเป็นประจำในขณะที่ขอบเขตของสายพันธุ์ที่รู้จักยังคงเปลี่ยนแปลงไปเพื่อสะท้อนถึงความรู้ใหม่ ตัวอย่างเช่น Commiphora gileadensis (L.) C.Ch. เป็นกลุ่มที่รวมและมีความหมายเหมือนกันกับกลุ่มอื่นๆ อีก 21 กลุ่ม รวมทั้ง C. opobalsamumEngl28 ดังนั้น หาก Judean Balsam ยังคงอยู่จนถึงปัจจุบันในฐานะสายพันธุ์ Commiphoraที่มีอยู่ ก็ยังมีความเป็นไปได้ที่นักวิทยาศาสตร์จะยังไม่รู้จักสายพันธุ์นี้ในการศึกษาปัจจุบัน เราใช้การจัดลำดับดีเอ็นเอ การวิเคราะห์เชิงวิวัฒนาการและไฟโตเคมี ร่วมกับแหล่งข้อมูลทางโบราณคดีและประวัติศาสตร์ และข้อมูลทางภูมิศาสตร์พืช เพื่อสำรวจสมมติฐานต่างๆ ที่อาจระบุและอธิบายการปรากฏตัวของสายพันธุ์ Commiphora ที่ไม่รู้จักนี้ในภูมิภาคนี้เมื่อประมาณ 1,000 ปีก่อน เราตั้งคำถามว่ามันสามารถเป็นผู้สมัครสำหรับดอกบัลซัมจูเดียนอันทรงคุณค่าในสมัยโบราณได้หรือไม่ หรืออาจเป็นสายพันธุ์คอมมิโฟราที่สูญพันธุ์ไปแล้ว (หรืออย่างน้อยก็สูญพันธุ์ไปแล้ว) ซึ่งครั้งหนึ่งเคยมีถิ่นกำเนิดในภูมิภาคนี้ตามที่แนะนำไว้ในคัมภีร์ไบเบิลยุคแรก และหากเป็นเช่นนั้น การมีอยู่ของสายพันธุ์นี้อาจเกี่ยวข้องกับการเพาะปลูก การค้า และการค้าหรือไม่ในการฟื้นคืนสายพันธุ์คอมมิโฟราที่ไม่รู้จัก การศึกษาครั้งนี้ให้โอกาสพิเศษในการค้นพบต้นกำเนิดของประชากรที่เคยมีอยู่ครั้งหนึ่งในเลแวนต์ตอนใต้ และให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับบทบาททางประวัติศาสตร์และเศรษฐกิจที่เป็นไปได้ในการเพาะปลูกและการค้า
ผลลัพธ์ การงอกของเมล็ดพืช
ภาควิชาโบราณคดีของมหาวิทยาลัยฮีบรูแห่งเยรูซาเล็มได้ค้นพบเมล็ดพันธุ์ที่ไม่ทราบชนิดพันธุ์ระหว่างการขุดค้นทางโบราณคดี (1986-87) ในถ้ำธรรมชาติใน LowerWadi el-Makkuk (31°53′27.92″N,35°21′2.88″E) ระหว่างการสำรวจถ้ำในทะเลทรายจูเดียนทางตอนเหนือที่ดำเนินการระหว่างปี 1986-8929 เมล็ดพันธุ์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่ค้นพบทางโบราณคดีถูกเก็บไว้ที่ภาควิชาโบราณคดีของมหาวิทยาลัยฮีบรูจนกระทั่งได้รับการคัดเลือกจากวัสดุโบราณพฤกษศาสตร์อื่นๆ โดยดร. ซาลลอน เมล็ดพันธุ์ที่เก็บรักษาไว้อย่างดี ยาว 1.8 ซม. หนัก 0.565 กรัม (รูปที่ 1)(รหัสประจำตัว: HULMKG1) ปลูกในปี 2553 ที่เรือนกระจกของศูนย์เกษตรกรรมยั่งยืน (CSA) โดยต้นกล้างอกประมาณ 5 สัปดาห์ต่อมา
ลักษณะทางสัณฐานวิทยา
การเจริญเติบโตของต้นกล้าซึ่งเรียกกันอย่างไม่เป็นทางการว่า “ชีบา” มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาแบบฉบับของสกุลคอมมิโฟรา (รูปที่ 1) ปัจจุบันมีอายุ 14 ปี สูงประมาณ3 เมตร เปลือกเป็นสีเขียวซีดอมน้ำตาล ลอกออกเป็นแผ่นบางๆ เหมือนกระดาษ เผยให้เห็นเปลือกสีเขียวเข้มใต้เปลือก ใบเป็นใบเรียงสลับ ประกอบกันเป็นขนนกมีใบย่อย 3-5 ใบ และมีขนอ่อนละเอียดเป็นมันเงา เมื่อโตเต็มที่จะเปลี่ยนเป็นบางถึงไม่มีขนปกคลุมใบและลำต้นอ่อนและต้นที่เพิ่งงอกต้นไม้ผลัดใบ โดยจะผลัดใบในช่วงเดือนที่อากาศเย็นระหว่างเดือนธันวาคมถึงเมษายน (อุณหภูมิเฉลี่ยในพื้นที่ 24.8 °C) เปลือกไม้ที่บาดเจ็บจะผลิตโอลิเรซินใสออกมาเล็กน้อย กลิ่นจากใบ เปลือกไม้ หรือเรซินแทบจะไม่มีเลย เนื่องจาก “ชีบา” ยังไม่ออกดอก เราจึงไม่มีวัสดุสืบพันธุ์เพื่อพยายามอธิบายสายพันธุ์ในตอนนี้
การหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสี
อายุคาร์บอนกัมมันตรังสีของเมล็ดพืชโบราณได้มาจากฝาปิดของเอ็นโดคาร์ปที่เป็นเนื้อไม้ซึ่งหุ้มเมล็ดไว้ ฝาปิดคือส่วนที่มีลักษณะเหมือนฟักออกมาของเอ็นโดคาร์ป ซึ่งจะเปิดออกและแยกออกเมื่อเมล็ดงอกฝาปิดไม่ได้งอก ดังนั้น จึงไม่ควรรวมคาร์บอนที่อ่อนและสดไว้ในระหว่างการทดลอง อย่างไรก็ตาม เราได้ทำการคำนวณสถานการณ์เพื่อดูว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากฝาปิดรวมคาร์บอนสมัยใหม่ 1, 2 หรือ 3% ในระหว่างการเจริญเติบโตของต้นกล้า โดยใช้วิธีการทางคณิตศาสตร์สองวิธีที่แตกต่างกันในการคำนวณการเปลี่ยนแปลงอายุโดยเพิ่มคาร์บอนสมัยใหม่เข้าไป 1 – 3% (ดู "วัสดุและวิธีการ") ทั้งสองวิธีให้ผลลัพธ์เหมือนกัน (อายุคาร์บอนกัมมันตรังสีที่ปรับเทียบแล้ว (OxCal 4.4) พร้อมช่วงข้อผิดพลาดแสดงอยู่ในตารางเสริม 1 และ 2) แม้ว่าสถานการณ์เหล่านี้จะไม่น่าจะเกิดขึ้นได้ แต่อายุคาร์บอนกัมมันตรังสีเหล่านี้ได้รับการคำนวณใหม่โดยคำนึงถึงการปนเปื้อนที่อาจเกิดขึ้นดังกล่าว ซึ่งก่อนหน้านี้พบว่าช่วยลดอายุคาร์บอนกัมมันตรังสีที่วัดได้4,5ภายใต้สมมติฐานว่าชิ้นส่วนของเมล็ดไม่ได้รับผลกระทบจากการงอกของเมล็ดสมัยใหม่ ซึ่งเป็นไปได้มากเนื่องจากเนื้อเยื่อเอนโดคาร์ปที่เป็นไม้ไม่เจริญเติบโตหรือสังเคราะห์แสง แหล่งกำเนิดของ“ชีบา” มีอายุระหว่าง 1,026–1,202 ปีก่อนคริสตกาล สถานการณ์ที่มีโอกาสเกิดขึ้นน้อยกว่าคือชิ้นส่วนของเมล็ดอาจดูดซับคาร์บอนสดบางส่วนในระหว่างการงอก โดยอ้างอิงจากการศึกษาการงอกของเมล็ดอินทผลัมโบราณก่อนหน้านี้ของเรา4,5ในกรณีดังกล่าว ค่าจะอยู่ที่ประมาณ 1% (ถึงสูงสุด 3%) ของคาร์บอนใหม่4,5โดยสมมติว่ามีการดูดซับคาร์บอนสมัยใหม่ระหว่าง 0% ถึง 3% ช่วงอายุจะขยายไปถึง993 ปีก่อนคริสตกาล– 1,202 ปีก่อนคริสตกาล (รูปที่ 2)
การวิเคราะห์ไฟโตเคมี
วัสดุของใบและลำต้นในช่วงต้นที่เก็บรวบรวมในปี 2010 ได้รับการวิเคราะห์โดยใช้การสกัดด้วยไมโครเฟสของแข็ง Headspace (SPME) ร่วมกับการตรวจวัดมวลด้วยแก๊สโครมาโทกราฟี (SPME/GC-MS) ตรวจพบสารระเหยในปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น โดยส่วนใหญ่เป็นโมโนเทอร์พีน α และ β-pinene ซึ่งสอดคล้องกับกลิ่นที่โดยทั่วไปของตัวอย่างไม่มี... เฮกเซนให้สารสกัดที่มีความเข้มข้นมากที่สุด ซึ่งบ่งชี้ถึงสารประกอบที่ไม่มีขั้วหลายชนิด รวมทั้งสควาเลน (มากกว่า 30% ของสารสกัดทั้งหมด) ไฮโดรคาร์บอนต่างๆ (C25-C31) กรดไขมัน เช่น กรดเฮกซาโนอิกและกรดลิโนเลนิก แอลฟาโทโคฟีรอล ไตรเทอร์พีนอยด์เพนตาไซคลิก แอลฟา- และ เบต้า-อะไมริน และไฟโตสเตอรอลบางชนิด นอกจากนี้ยังตรวจพบและยืนยันไตรเทอร์พีนอยด์เพิ่มเติมด้วย GChigh resolution-MS แต่ยังไม่สามารถระบุได้เมื่อเปรียบเทียบกับห้องสมุดสเปกตรัมมวลเชิงพาณิชย์ (ตารางที่ 1 และรูปที่ 3)ในปี 2556 ตัวอย่างเรซินที่ได้จาก “ชีบา” (อายุ 3 ปี) ถูกสกัดโดยใช้ตัวทำละลายต่างๆ (เฮกเซน อะซิโตน เมทานอล) แม้ว่าวัสดุเรซินส่วนใหญ่จะยังไม่ละลายในตัวทำละลายที่ทดสอบทั้งหมด แต่มีการตรวจพบโมโนเทอร์พีนในปริมาณเล็กน้อยในสารสกัดเฮกเซน รวมถึงอัลฟาและเบตาไพนีนและไตรเทอร์พีนเพนตาไซคลิกหลายชนิดรวมถึงอัลฟาและเบตาอะไมริน ลูเพออล และไตรเทอร์พีนที่ไม่ทราบชนิดอีกสองชนิดที่คล้ายกันซึ่งมีสเปกตรัมมวลคล้ายกับลาโนสเตอรอล แต่ถูกชะออกแยกกันเมื่อเปรียบเทียบด้วยการทดลองฉีดร่วม GC โดยใช้สารประกอบลาโนสเตอรอลอ้างอิงสารประกอบเหล่านี้อาจสอดคล้องกับยูโฟลและ/หรือทิรูคัลลอลที่เกี่ยวข้องซึ่งมีสเปกตรัมมวลคล้ายกับลาโนสเตอรอล แต่มาตรฐานอ้างอิงของไตรเทอร์พีนอยด์จากพืชทั้งสองชนิดที่มีมวลสูงกว่านี้ไม่มีให้ในเวลาที่ทำการทดสอบ (รายชื่อสารประกอบหลักที่ตรวจพบในเรซิน “Sheba’s” แสดงไว้ในภาคผนวก
hhhhhhhhhhhhh
ในการศึกษาปัจจุบันนี้ เราพยายามระบุสายพันธุ์ Commiphora ที่ไม่รู้จักนี้ อธิบายการมีอยู่ของมันในถ้ำแห่งหนึ่งในทะเลทรายจูเดียนทางตอนเหนือเมื่อประมาณ 1,000 ปีก่อน และแนะนำว่าการค้นพบเหล่านี้อาจมีความสำคัญและนัยยะอย่างไรสมมติฐานเบื้องต้นของเราคือ “ชีบา” อาจเป็นผู้สมัครสำหรับ“บาล์มแห่งจูเดีย” หรือ “บาล์มแห่งจูเดีย” (กรีก: opobalsamum, ละติน:balsamum; อาหรับ: balsan, ฮีบรู: bosem/ besem/ balsam /afarsemon) ซึ่งเป็นต้นไม้หรือไม้พุ่มที่มีกลิ่นหอมแรงซึ่งปลูกเฉพาะในภูมิภาคนี้ในสมัยโบราณ โอลีโอเรซินของ Judean Balsam (“opobalsamum”)23,40ได้รับการบรรยายอย่างละเอียดโดยนักเขียนและนักวิจารณ์ในยุคเฮลเลนิสติกโรมัน-ไบแซนไทน์ และหลังคลาสสิกตั้งแต่ศตวรรษที่ 4 ก่อนคริสตศักราชถึงศตวรรษที่ 8 (แหล่งข้อมูลโบราณที่กล่าวถึงยาหอมของชาวยิวแสดงไว้ในตารางเสริม 5) โอลีโอเรซินของ Judean Balsam (“opobalsamum”)23,40เป็นสินค้าที่มีมูลค่ามากที่สุดในสมัยจูเดียโบราณ16,18–22 ซึ่งเป็นพื้นที่ภูเขาและบางส่วนเป็นทะเลทรายในเลแวนต์ตอนใต้ โอลีโอเรซินของ Judean Balsamเป็นสินค้าที่มีมูลค่าสูงในโลกยุคโบราณและส่งออกไปทั่วจักรวรรดิโรมัน โอลีโอเรซินของ Judean Balsamถูกใช้เป็นน้ำหอม ธูป ยา รักษาต้อกระจกการทำศพ ยาแก้พิษ/พิษงู และใช้ในพิธีกรรม/พิธีกรรม16,18–22,25,40,41 บัลซัมจูเดียปลูกได้เฉพาะในแหล่งโอเอซิสในสวนรอบๆ แอ่งทะเลเดดซีเท่านั้น ถือว่ามีเฉพาะในยูเดียโบราณ16,18–21,24,25 อย่างไรก็ตาม บัลซัมจูเดียไม่ได้ถือว่ามีถิ่นกำเนิดในภูมิภาคนี้ นักวิจารณ์คลาสสิกรวมถึงStrabo และ Josephus Flavius (แหล่งข้อมูลทางประวัติศาสตร์ที่กล่าวถึงบัลซัมจูเดียแสดงอยู่ในตารางเสริม 5) ระบุว่ามีต้นกำเนิดมาจากอาณาจักรซาบาโบราณซึ่งครอบคลุมพื้นที่บางส่วนของเอธิโอเปีย เอริเทรีย และอาระเบียตอนใต้ ซึ่งขึ้นชื่อในเรื่องต้นไม้ที่มีกลิ่นหอมและเกี่ยวข้องกับการค้าเครื่องเทศ42ความเชื่อมโยงทางการค้าระหว่างอาระเบียตอนใต้และอาณาจักรอิสราเอลซึ่งระบุตามลำดับเวลาไว้ในช่วงเวลานี้ (ยุคเหล็ก 1, เลแวนต์ตอนใต้) แสดงให้เห็นว่าบัลซัมจูเดียได้รับการแนะนำให้รู้จักกับยูเดียในศตวรรษที่ 10 ก่อนคริสตศักราช43 หรือหลังจากการพิชิตอิสราเอลของอัสซีเรียในศตวรรษที่ 8 ก่อนคริสตศักราช โดยก่อตั้งโอเอซิสแห่งทะเลเดดซีเป็นศูนย์กลางการเพาะปลูก44 ภายในศตวรรษที่ 9 CE แม้จะมีความสำคัญทางเศรษฐกิจ แต่บาล์มซามยิวก็หายไปจากภูมิภาคนี้พร้อมกับ“บาล์มซามแท้” ตามที่นักภูมิศาสตร์อาหรับกล่าวไว้ ซึ่งพบเฉพาะในสวนของAyn Shams (Matariyya) เมืองเฮลิโอโปลิส ประเทศอียิปต์ ซึ่งมีสายพันธุ์ที่ปลูกและเป็นหมันซึ่งกล่าวกันว่ามีต้นกำเนิดในจูเดียยังคงมีอยู่จนถึงศตวรรษที่ 16CE19 การระบุทางพฤกษศาสตร์ของบาล์มซามยิวนั้นเป็นเรื่องที่โต้แย้งกันมานาน19,23 ตั้งแต่ศตวรรษที่ 18 Commiphora gileadensis (L.) C. Chr.(Syn: Amyris opobalsamum L, Amyris opobalsamum L., Balsamodendrumopobalsamum (L.) Kunth ex DC., Commiphora opobalsamum (L.) Engl.etc.) ถือเป็นตัวเลือกที่เป็นไปได้มากที่สุด45 Commiphora gileadensis (L.) C. Chr. หรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อ“บาล์มแห่งกิลเลียด” เป็นไม้ยืนต้นหรือไม้พุ่มที่ให้เรซินที่มีกลิ่นหอมในวงศ์ Burseraceae ซึ่งมีถิ่นกำเนิดในคาบสมุทรอาหรับและแอฟริกาตะวันออกเฉียงเหนือเขตร้อน15,46 มีรูปภาพไม้พุ่มจูเดียนบาล์มเพียงไม่กี่รูปจากสมัยโบราณ แม้ว่าไม้พุ่มคล้ายไม้พุ่มที่มีใบสามแฉกซึ่งปรากฎในภาพโมเสกศตวรรษที่ 6 ซึ่งเชื่อกันว่าเป็นตัวแทนของไร่ไม้พุ่มจูเดียนบาล์มจะถือเป็นไม้พุ่มชนิดทั่วไปของสายพันธุ์ Commiphora18 อย่างไรก็ตาม ยังมีต้นไม้ที่ให้เรซินอีกหลายชนิดที่ได้รับการพิจารณาว่าอาจเป็นไม้พุ่มจูเดียนบาล์มได้ เช่น Balanites aegyptiaca (L.) Delile และสมาชิกของสกุล Pistacia และ Liquidambar23,47 สายพันธุ์ Commiphora มีความหลากหลายอย่างมากในด้านสัณฐานวิทยาและกลิ่น โดยมีการผลิตโอเลเรซินตั้งแต่ “เหนียว… ของเหลว… ระเหย… มาก” ไปจนถึง “มีน้อยหรือแทบไม่มี” และแทบไม่มีกลิ่น14 นอกจากนี้ สมาชิกของวงศ์ Burseraceaeรวมถึงสายพันธุ์ Commiphora ที่มีกลิ่นหอมบางชนิดซึ่งโอเลเรซินประกอบด้วยกรดเบนโซอิกหรือซินนามิกในสัดส่วนสูงซึ่งมีฤทธิ์ทางยาและยาฆ่าเชื้อ ถือเป็น “บาล์มแท้”15,19 จากกลยุทธ์การสุ่มตัวอย่างของเรา เราสามารถยืนยันได้ว่า “Sheba” ไม่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับสายพันธุ์ Commiphoraที่เก็บเกี่ยวหรือใช้ในเชิงพาณิชย์เพื่อสกัดเรซินที่มีกลิ่นหอม ได้แก่ C. gileadensis (L.) C. Chr, C. africana (A. Rich)Engl., C. schimperi Engl., C. habessinica (Berg) Engl. และ C. wightii (Arn.)Bandari15,28,48. ตำแหน่ง “Sheba” ภายในกลุ่ม Spinescens (รูปที่ 6) ซึ่งอยู่ห่างจากCommiphora myrrha ได้มีการกล่าวถึงข้างต้น การวิเคราะห์ไฟโตเคมีของเรซินและใบของ Sheba ยังแสดงให้เห็นว่าไม่มีสารประกอบอะโรมาติกระเหยได้แม้จะถูกเผา ซึ่งแสดงให้เห็นว่าไม่เหมือนสายพันธุ์ Commiphora อื่นๆ ในปัจจุบันที่มีคุณค่าทางการค้าแต่ชุมชนท้องถิ่นไม่ได้ใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ อย่างไรก็ตาม การปรากฏตัวของไตรเทอร์ปีนเพนตาไซคลิกที่เกี่ยวข้องกับความเป็นพิษต่ำ ฤทธิ์ทางชีวภาพหลายเป้าหมาย รวมทั้งการสมานแผลสายพันธุ์คอมมิโฟราที่รู้จักซึ่งมีลายนิ้วมือทางพันธุกรรมเฉพาะตัว อาจเป็นตัวแทนของแท็กซอนที่สูญพันธุ์ (หรืออย่างน้อยก็สูญพันธุ์ไปแล้ว) ซึ่งครั้งหนึ่งเคยเป็นสายพันธุ์พื้นเมืองในภูมิภาคนี้ซึ่งเรซิน “ทโซรี” ที่กล่าวถึงในคัมภีร์ไบเบิลนั้นมีค่า เกี่ยวข้องกับการรักษาแต่ไม่ได้อธิบายว่ามีกลิ่นหอมคำถามที่สองที่เกิดขึ้นจากการวิจัยของเราคือ เหตุใดเมล็ดคอมมิโฟราโบราณจึงถูกทิ้งไว้ในถ้ำในทะเลทรายจูเดียน และสิ่งนี้อาจเกี่ยวข้องกับความสนใจทางประวัติศาสตร์ในแท็กซอนหรือไม่ สมมติฐานของเราคือ:
(i) เมล็ดอาจถูกทิ้งไว้ในถ้ำโดยสัตว์หรือสัตว์ปีก หรือ (ii) เมล็ดถูกเก็บไว้ที่นั่นโดยเจตนาโดยการแทรกแซงของมนุษย์เนื่องจากมีมูลค่าในเชิงพาณิชย์และ/หรือในเกษตรกรรม การที่สัตว์หรือสัตว์ปีกเก็บเมล็ดคอมมิฟอราไว้ในถ้ำนั้นได้รับการสนับสนุนจาก
หลักฐานที่สัตว์ฟันแทะขนาดเล็กเก็บเมล็ดคอมมิฟอรา58 และผลสุกของเมล็ดจะถูกกินโดยนกรวมถึงนกพิราบและนกเขา59 ซึ่งเป็นสัตว์ที่ซากของเมล็ดถูกค้นพบในการขุดค้นทางโบราณคดีในทะเลทรายจูเดียน60 และยังคงมีอยู่ในภูมิภาคนี้จนถึงทุกวันนี้ เมล็ดจำนวนเล็กน้อยที่พบในถ้ำยังบ่งชี้ว่าสัตว์พาเมล็ดเข้าไปในถ้ำด้วยอย่างไรก็ตาม “ชีบา” อาจถูกเก็บไว้ในถ้ำโดยเจตนาผ่านการแทรกแซงของมนุษย์อายุของเมล็ด (ค.ศ. 993-1202) ไม่นานหลังจากมีรายงานว่าบาล์ซัมจูเดียนหายไปจากภูมิภาคนี้ในศตวรรษที่ 9 ค.ศ.19 มีการเปลี่ยนแปลงทางการเมืองและสังคมอย่างมาก61 การต่อสู้เพื่อครอบครองระหว่างผู้ปกครองฟาตมิดยุคแรกของปาเลสไตน์ (ค.ศ. 970-1073) และชาวเติร์กเซลจุค (ค.ศ. 1073-1098) ดำเนินต่อไปด้วยการมาถึงของสงครามครูเสดครั้งแรกในค.ศ. 1099 สงครามขยายอาณาเขตของราชอาณาจักรเยรูซาเล็มที่เพิ่งก่อตั้งขึ้นใหม่ในช่วงต้นศตวรรษที่ 12 และล่มสลายในค.ศ. 128961 การค้นพบทางโบราณคดีแสดงให้เห็นหลักฐานว่าถ้ำบางแห่งในทะเลทรายจูเดียนในช่วงเวลานี้ถูกใช้เป็นพื้นที่จัดเก็บที่ปลอดภัยสำหรับสินค้าในท้องถิ่น เช่น ชิ้นส่วนสิ่งทอ แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะไม่มีสิ่งประดิษฐ์อื่นๆ แสดงให้เห็นว่าสิ่งของเหล่านี้ไม่ได้ถูกใช้เพื่อจุดประสงค์ในการอยู่อาศัย62เนื่องจากเมล็ดพันธุ์จากสมาชิกที่รอดชีวิตของสายพันธุ์พื้นเมืองที่อาจเกี่ยวข้องกับการค้าขายอย่าง “ชีบา” อาจถือว่ามีค่าเพียงพอที่จะกักเก็บไว้ในถ้ำโดยตั้งใจ หากมีการแทรกแซงจากมนุษย์ ก็อาจถูกนำมาจากนอกภูมิภาคด้วยบางทีอาจมีจุดประสงค์เพื่อนำสายพันธุ์คอมมิโฟราที่มีค่าซึ่งครั้งหนึ่งเคยมีอยู่กลับคืนมาอย่างไรก็ตาม เราพบว่าสมมติฐานนี้ไม่น่าจะเป็นไปได้เนื่องจากไม่มีการค้นพบวัสดุในถ้ำที่มีอายุใกล้เคียงกับ “ชีบา” ซึ่งอาจบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของมนุษย์ในช่วงเวลาดังกล่าวเป็นเวลานานกว่า แม้ว่าจะมีการค้นพบสิ่งประดิษฐ์จากช่วงเวลาอื่นๆ ที่ไซต์นี้ รวมทั้งโครงกระดูกมนุษย์จากยุคหินใหม่ (5 พันปีก่อนคริสตกาล) เมล็ดพืชที่มีอายุตั้งแต่ศตวรรษที่ 1-4 ก่อนคริสตกาล5 และซากศพจากยุคโรมัน20การค้นพบ “ชีบา” ซึ่งอาจเป็นสายพันธุ์คอมมิโฟราพื้นเมืองที่อาจเป็นแหล่งที่มาของวัสดุเรซินอันมีค่าซึ่งกล่าวถึงในพระคัมภีร์ไบเบิล จะช่วยคลี่คลายข้อโต้แย้ง ความขัดแย้ง และการตีความทางภาษาที่ผิดพลาดมากมายซึ่งเกี่ยวข้องกับทั้ง “ทโซรี” ในพระคัมภีร์ไบเบิลและยาหม่องยูเดีย23,40 ในประวัติศาสตร์ได้หรือไม่?แม้ว่าจะไม่มีคำอธิบายในแหล่งข้อมูลพระคัมภีร์เกี่ยวกับต้นไม้ที่ผลิต “tsori” แต่ก็มีคำอธิบายเกี่ยวกับ Judean Balsam มากมายจากนักเขียนในสมัยโบราณ หากทั้งคู่เป็นสมาชิกของสกุล Commiphoraจริง การใช้สายพันธุ์พื้นเมือง เช่น “Sheba” เป็นต้นตอในการต่อกิ่งกับกิ่งพันธุ์ของ Judean Balsam ที่มีกลิ่นหอมซึ่งไม่ใช่พันธุ์พื้นเมือง อาจอธิบายความแตกต่างทางสัณฐานวิทยาของต้นหลังกับ Commiphora gileadensis (ต้นไม้หรือไม้พุ่มที่ไม่มีหนามซึ่งสูง 6 เมตร)48 และคำอธิบายทางประวัติศาสตร์ที่เปลี่ยนแปลงไปตลอดหลายศตวรรษ รวมถึง: ต้นไม้สูงคล้ายกับทับทิม (ศตวรรษที่ 4 ก่อนคริสตกาล, Theophrastus); ต้นไม้ขนาดเล็กที่มีขนาด “ไม้พุ่ม”(ศตวรรษที่ 1 CE, Strabo, Dioscorides); และเถาวัลย์ที่เลื้อยเป็นซุ้มบนเนินเขา (ศตวรรษที่ 1-6 CE, Pliny, Pompeius Tragus, Bede) (แหล่งข้อมูลโบราณที่กล่าวถึง Judean Balsam แสดงอยู่ในตารางเสริม 5) การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ซึ่งก่อนหน้านี้ Judean Balsam ได้อธิบายไว้ว่าเป็นพันธุ์หรือพันธุ์ปลูกของC. gileadensis ที่ถูกทำให้เชื่องมาหลายศตวรรษ16,20 อาจเกิดจากการลดลงของความแข็งแรงของกิ่งพันธุ์ที่เกิดจากตอ ทำให้ต้นไม้แคระแกร็น โดยปริมาตร ความสูง ทรงพุ่ม เส้นผ่านศูนย์กลาง และเส้นรอบวงของต้นไม้ลดลง63การต่อกิ่งอาจอธิบายได้ด้วยว่าเหตุใดจึงไม่สามารถระบุเมล็ดพันธุ์ Commiphora ได้จากแหล่งขุดที่เกี่ยวข้องกับการปลูก Judean Balsamแม้ว่าผลไม้แห้ง (carpobalsamum) จะถือว่ามีคุณค่าในสมัยโบราณ (Pliny) (ตารางเสริม 5) เนื่องจากการต่อกิ่งเกี่ยวข้องกับการแท้งลูกที่เกิดจากตอต้น และ/หรือการเกิดพาร์เธโนคาร์ปีซึ่งทำให้เกิดผลไม้ไร้เมล็ด64 การต่อกิ่งได้รับการพัฒนาขึ้นเมื่อประมาณ 1800 ปีก่อนคริสตกาล ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในกรีกเมื่อศตวรรษที่ 5 ก่อนคริสตกาล และใช้กันทั่วไปในยุคโรมัน63 ซึ่งน่าจะคุ้นเคยกับเกษตรกรชาวจูเดียน ซึ่งอยู่ภายใต้การปกครองของพวกเขาตั้งแต่ศตวรรษที่ 4 ก่อนคริสตกาล64 ข้อดีทางการเกษตรของการต่อกิ่งตอของพันธุ์พื้นเมือง เช่น "ชีบา" ในการปลูกบัลซัมจูเดียน อาจรวมถึง: ความจำเป็นในการตัดแต่งกิ่ง63 ลดลง64 ปรับตัวได้ดีขึ้นกับสภาพแห้งแล้งและมีสารอาหารน้อยของภูมิภาคทะเลเดดซี65 และเพิ่มความต้านทานต่อความเครียดทางชีวภาพและอชีวภาพในท้องถิ่น รวมทั้งศัตรูพืช/เชื้อโรคในดิน ค่า pH ของดิน ความเค็ม ภัยแล้ง และน้ำท่วม66 ดังที่ได้กล่าวไว้ในงานวิจัยก่อนหน้านี้ของเราเกี่ยวกับการงอกของเมล็ดพันธุ์โบราณจากภูมิภาคนี้4,5ปริมาณน้ำฝนและความชื้นต่ำในแอ่งทะเลเดดซีอาจทำให้เมล็ดพันธุ์สามารถคงอยู่ในสภาพแห้งแล้งและสงบนิ่ง67 ซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมที่ส่งเสริมการแพร่กระจายของเมล็ดพันธุ์ในสายพันธุ์เช่น Commiphora ซึ่งมีการกระจายพันธุ์ในสภาพทะเลทรายที่รุนแรง อายุยืนของเมล็ดพันธุ์อาจเกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมเฉพาะตัวของภูมิภาคนี้ด้วย: ต่ำกว่าระดับน้ำทะเลปานกลาง 415 เมตร บรรยากาศที่หนาที่สุดในโลก ระบบการแผ่รังสีเฉพาะตัว และชั้นหมอกที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบทางเคมีของทะเลเดดซีที่มีเกลือสูง68การศึกษาวิจัยปัจจุบันซึ่งยืนยันการอยู่รอดในระยะยาวของเมล็ดพันธุ์ Commiphora มีความสำคัญในการฟื้นคืนชีพสายพันธุ์ที่อาจมีความสำคัญต่อวัฒนธรรมโบราณของภูมิภาคนี้ อย่างไรก็ตาม การศึกษาปัจจุบันนี้มีข้อจำกัดสองประการในการกำหนดชื่อสายพันธุ์ภาษาละตินสำหรับ“Sheba” ประการแรก การวิเคราะห์เชิงวิวัฒนาการไม่ได้สุ่มตัวอย่างสายพันธุ์Commiphora ที่รู้จักทั้งหมด สกุลนี้ประกอบด้วยสายพันธุ์ประมาณ 200 สายพันธุ์ ซึ่งหลายสายพันธุ์กระจายอยู่ในสถานที่ห่างไกล การวิเคราะห์เชิงวิวัฒนาการในปัจจุบันที่มี109 สายพันธุ์เป็นสายพันธุ์ที่มีการสุ่มตัวอย่างหนาแน่นที่สุดจนถึงปัจจุบัน (เช่น 38 สายพันธุ์) ดังนั้น จึงไม่สามารถระบุได้ว่าลายนิ้วมือทางพันธุกรรมเฉพาะของ “Sheba” ตรงกับสายพันธุ์อื่นที่ยังมีอยู่แต่ยังไม่ได้สุ่มตัวอย่างหรือไม่ การศึกษาเชิงวิวัฒนาการในอนาคตที่สุ่มตัวอย่าง Commiphora อย่างละเอียดและเปรียบเทียบภูมิภาคจีโนมที่แปรผันมากขึ้น (เช่น 39 ภูมิภาค) จะไขข้อข้องใจนี้ได้ประการที่สอง “Sheba” ยังไม่ได้ผลิตดอกไม้และผลไม้ที่จะให้ลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่แตกต่างเพื่อเปรียบเทียบกับสายพันธุ์ที่มีอยู่หรือที่จะสนับสนุนการวินิจฉัยเป็นส่วนหนึ่งของคำอธิบายสายพันธุ์ใหม่ ลักษณะทางพืชเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะระบุลักษณะทางอนุกรมวิธานในการวินิจฉัยได้ ตัวอย่างเช่น ใบที่มีใบประกอบสามใบของ Shebaมีลักษณะคล้ายกับใบของ Commiphora ที่มีอยู่มากมายทั้งในด้านขนาดและรูปร่าง รวมถึงใบที่อยู่นอกกลุ่ม "Spinescens" และใบที่ไม่ได้เก็บตัวอย่างจากสายวิวัฒนาการปัจจุบันไม่ทราบแน่ชัดว่าเหตุใด Sheba จึงยังไม่สามารถสืบพันธุ์ได้ หรืออาจออกดอกได้ในอนาคตอาจเป็นเพราะแท็กซอนของมันขยายพันธุ์ตามธรรมชาติเมื่ออายุมากขึ้น หรือสภาพแวดล้อมในเรือนกระจกเทียมที่มันอยู่ในปัจจุบันไม่เอื้อต่อการเปลี่ยนจากสถานะการเจริญเติบโตเป็นสถานะการสืบพันธุ์แม้จะมีข้อจำกัดเหล่านี้ การงอกของเมล็ด Commiphora โบราณจากทะเลทรายจูเดียนก็แสดงให้เห็นหลักฐานเป็นครั้งแรกว่ามีอยู่ในภูมิภาคนี้เมื่อประมาณ 1,000 ปีก่อน และอาจระบุได้ด้วยต้นไม้หรือพุ่มไม้พื้นเมืองที่มีเรซิน "tsori" ที่มีค่าซึ่งเชื่อมโยงกับการใช้ทางการแพทย์ในพระคัมภีร์ แต่การระบุตัวตนของมันนั้นเป็นเรื่องที่ถกเถียงกันมานานข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับต้นกำเนิดของ "Sheba" ความสัมพันธ์กับสายพันธุ์อื่นของCommiphora และความสำคัญทางโบราณคดี ประวัติศาสตร์ และชาติพันธุ์พฤกษศาสตร์ที่กว้างขึ้นของการค้นพบนี้ต้องการการสืบสวนเพิ่มเติม ซึ่งรวมถึงการวิเคราะห์สารประกอบใน "Sheba" เพื่อดูกิจกรรมทางชีวภาพ การตรวจสอบวัสดุโบราณพฤกษศาสตร์จากภูมิภาคทะเลเดดซีอีกครั้งเพื่อหาหลักฐานของสายพันธุ์ Commiphora ในสมัยโบราณ และการประเมินเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสัมพันธ์ที่เป็นไปได้ผ่านการต่อกิ่งกับ Judean Balsam ในประวัติศาสตร์ที่อาจมีส่วนสนับสนุนต่อความสำเร็จทางเศรษฐกิจของสายพันธุ์หลังในสมัยโบราณวัสดุและวิธีการแหล่งที่มาและการคัดเลือกเมล็ดพันธุ์โบราณจากถ้ำในทะเลทรายจูเดียนตอนเหนือเมล็ดพันธุ์โบราณในการศึกษาปัจจุบันนี้ค้นพบระหว่างการขุดค้นทางโบราณคดีในปี 1986-87 ของ Wadi el-Makkuk29 ซึ่งเป็นร่องน้ำฤดูหนาวที่มีลักษณะคล้ายปืนใหญ่ในทะเลทรายจูเดียนตอนเหนือที่ล้อมรอบด้วยหน้าผาสูงชันซึ่งมีการบันทึกถ้ำไว้ 374ถ้ำก่อนหน้านี้ในการสำรวจที่ดำเนินการระหว่างปี 1982-198669 ประกอบด้วยหินปูนและหินโดโลไมต์ที่แข็ง ความลึกของหุบเขาเทียบกับขอบที่ราบสูงที่หุบเขาตัดผ่านคือประมาณ 200 ม. ถ้ำเป็นหินปูน ส่วนใหญ่ตั้งอยู่บนแนวหน้าผาที่ความสูงสูงสุด25 ม. เหนือขึ้นไปเป็นชั้นหินปูนอ่อนที่มีดินก่อตัวซึ่งเอื้อต่อการเกษตร จากการสำรวจพบว่าถ้ำเพียงไม่กี่แห่งเท่านั้นที่ถูกดัดแปลงเป็นที่อยู่อาศัยของมนุษย์ โดยมีร่องรอยของการอยู่อาศัยส่วนใหญ่อยู่ในยุคไบแซนไทน์ (ค.ศ. 313-636) ซึ่งบางแห่งใช้เป็นห้องขังของพระสงฆ์ และในช่วงต้นยุคโรมันที่ใช้เป็น “ถ้ำหลบภัย” ในช่วงสงครามระหว่างยูเดียกับโรม(ค.ศ. 66-135)69 พบซากศพจากยุคกลางเพียงไม่กี่แห่งเมล็ดพันธุ์ในการศึกษาปัจจุบันพบในถ้ำ 1 บนยอดผาสูงประมาณ 8 เมตร ในพื้นที่ที่กำหนดให้เป็นหุบเขามากุกล่าง ตั้งอยู่บนฝั่งใต้ของหุบเขา ถ้ำแห่งนี้มีความลึกประมาณ 6 เมตร มีหลุมธรรมชาติ 2 หลุมที่ใช้ฝังศพ แต่มีร่องรอยการขโมยโดยคนขุดหลุมศพ ซึ่งส่งผลกระทบต่อสถานที่อย่างมาก29 ภายในถ้ำมีสถานที่ฝังศพยุคหินใหม่ (5 พันปีก่อนคริสตกาล) พร้อมโครงกระดูกผู้ใหญ่และเด็ก 35 โครง เครื่องปั้นดินเผาจากช่วงเวลานี้ และซากศพจากยุคโรมัน รวมถึงลูกปัดหลายเม็ด ชิ้นส่วนผ้า และเชือกที่ทอ วัสดุพฤกษศาสตร์ที่ค้นพบในสถานที่นี้ประกอบด้วยเมล็ดประมาณ 12 เมล็ด รวมถึงตัวอย่างที่ระบุว่าเป็นเมล็ดอินทผลัม (Phoenix dactylifera) และ Balanitis aegypticaสถานที่นี้ขุดค้นภายใต้การดูแลของศาสตราจารย์ J. Patrich ร่วมกับ B. Agor และ B. Arabas ในนามของภาควิชาโบราณคดี มหาวิทยาลัยฮีบรู เยรูซาเล็ม ในระหว่างการสำรวจถ้ำในทะเลทรายจูเดียนตอนเหนือระหว่างปี 1986-89 ได้รับอนุญาตจากฝ่ายบริหารพลเรือน สำนักงานโบราณคดี (หมายเลขใบอนุญาต: L-398/1986 และL-426/1987) และได้รับเงินทุนจากกระทรวงวิทยาศาสตร์ของรัฐอิสราเอล เมล็ดพันธุ์ในงานวิจัยปัจจุบันซึ่งไม่ทราบชื่อในตอนแรกและเป็นส่วนหนึ่งของการค้นพบทางโบราณคดีจากการขุดค้นในปี 1986-8729 ได้รับการเก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิห้องตั้งแต่การค้นพบในภาควิชาโบราณคดีที่มหาวิทยาลัยฮีบรู กรุงเยรูซาเล็ม เมล็ดพันธุ์ดังกล่าวได้รับมอบให้ผู้เขียน SarahSallon (SS) ในปี 2009 โดยศาสตราจารย์ Patrich เพื่อทดลองการงอกหลังจากการคัดเลือกโดย SS ร่วมกับเมล็ดพันธุ์อินทผลัมสองเมล็ดจากถ้ำ 1 ซึ่งเมล็ดหนึ่งได้รับการงอกโดยใช้วิธีการหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสีจนถึงศตวรรษที่ 1-4 ก่อนคริสตศักราช5การคัดเลือกเพื่อการงอกนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวอย่างซึ่งเป็นเมล็ดที่สมบูรณ์ในสภาพดีและไม่มีรู เมล็ดพันธุ์ที่เลือกไว้ข้างต้นได้รับการระบุด้วยหมายเลขรหัส ถ่ายรูป และวัดขนาดน้ำหนักและความยาวก่อนปลูกการงอกของเมล็ดพันธุ์โบราณในสถานที่กักกันตามขั้นตอนการเตรียมการก่อนการปลูก เมล็ดพันธุ์โบราณจะต้องผ่านขั้นตอนการเตรียมการพื่อเพิ่มโอกาสในการงอกของเมล็ดพันธุ์โดยใช้วิธีการที่กำหนดไว้ดังต่อไปนี้เพื่อให้เชื้อพันธุ์ที่บอบบางงอกออกมา70: แช่เมล็ดพันธุ์ในน้ำเป็นเวลา 24 ชั่วโมงและกรดจิบเบอเรลลิก (5.19 มิลลิโมลาร์) (Ortho-Grow, สหรัฐอเมริกา) เป็นเวลา 6 ชั่วโมงเพื่อกระตุ้นการเจริญเติบโตของตัวอ่อน ตามด้วยสารละลาย HormorilT8 (5 กรัม/ลิตร) (Asia-Riesel, อิสราเอล) เป็นเวลา 6 ชั่วโมงเพื่อกระตุ้นการหยั่งราก และปุ๋ยอินทรีย์ KF20 (10 มิลลิลิตร/ลิตร) (VGI, อิสราเอล) เป็นเวลา 12 ชั่วโมง สารละลายทั้งหมดจะถูกคงไว้ที่อุณหภูมิ 35 °C ตามขั้นตอนข้างต้น เมล็ดพันธุ์โบราณจะถูกปลูกในดินปลูกที่ผ่านการฆ่าเชื้อใหม่ โดยให้ลึกลงไปจากผิวดิน 1 ซม. แล้วนำไปวางไว้ในเรือนกระจกที่ปิดสนิทของศูนย์เกษตรกรรมยั่งยืน (CSA)ของสถาบันวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม Arava (AIES) Kibbutz Keturaแปดสัปดาห์หลังจากการงอกและหลังจากนั้นเป็นระยะๆ จะเติม KF-20(10 มล./ลิตร) ลงในต้นกล้า การชลประทานใช้น้ำที่ผ่านการกำจัดเกลือออกแทนที่จะใช้น้ำที่มีแร่ธาตุสูงในภูมิภาคนี้ตามการศึกษาการงอกของเมล็ดพันธุ์โบราณก่อนหน้านี้ของเราการหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสีอายุคาร์บอนกัมมันตรังสีในการศึกษาปัจจุบันได้มาจากชิ้นส่วนของฝาปิด (ส่วนที่คล้ายหมวกที่หลุดออกเมื่อโตเต็มที่) ที่โผล่ออกมาจากตัวอ่อนที่กำลังงอก อายุคาร์บอนกัมมันตรังสีของชิ้นส่วนนี้ได้รับการคำนวณใหม่เพื่อคำนึงถึงความเป็นไปได้ของคาร์บอนสมัยใหม่ที่ผสมอยู่ระหว่างการเจริญเติบโตของต้นกล้า4,5คาร์บอนที่ไม่ใช่สารอินทรีย์ (คาร์บอเนต) ถูกกำจัดออกจากตัวอย่างด้วยกรดไฮโดรคลอริก 10% ภายใต้ความดันที่ลดลง ตามด้วยการล้างซ้ำๆ ในน้ำดีไอออนไนซ์จนกว่าจะเป็นกลาง (pH 7) กรดอินทรีย์ที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการเน่าถูกกำจัดด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ 10% ตามด้วยการล้างซ้ำๆ (ดังข้างต้น) เพื่อป้องกันการดูดซับ CO2 ในบรรยากาศ ตัวอย่างจึงถูกวางในกรดไฮโดรคลอริก 10% อีกครั้ง จากนั้นจึงล้างในน้ำดีไอออนไนซ์จนกว่าจะเป็นกลาง เพื่อขจัดสารเคมีที่ใช้ในกระบวนการงอก เปลือกเมล็ดที่งอกแล้วซึ่งมีน้ำหนัก 80 มก. ยาว 7 มม. ถูกตัดเป็นลูกบาศก์ 6 ลูก ขนาด 8 มม.3 และนำไปต้มล้างอีก 4 ครั้ง ตัวอย่างจะถูกให้ความร้อนในหลอดควอทซ์ที่ปิดสนิทโดยมี CuO เป็นแหล่งออกซิเจน CO2 ที่ได้จะถูกผสมกับไฮโดรเจนในอัตราส่วน 2.5:1 และถูกทำให้ลดลงด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาเหนือผงโคบอลต์ที่อุณหภูมิ 550 °C เป็นคาร์บอนธาตุ (กราไฟต์) ส่วนผสมนี้จะถูกกดลงในเป้าหมาย และอัตราส่วน 14C:12C (สำหรับอายุคาร์บอนกัมมันตรังสี) วัดด้วยเครื่องเร่งอนุภาคมวลสเปกโตรเมทรีที่สถาบันฟิสิกส์อนุภาคของสถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธรัฐสวิส ซูริก (ETHZ) อายุปฏิทินได้มาจากโปรแกรมสอบเทียบ OxCal 4.4ตามเส้นโค้งสอบเทียบ IntCal 20 ล่าสุด71 อายุปฏิทินที่ผ่านการปรับเทียบสามารถหาได้ด้วยความน่าจะเป็น 68.3% ในช่วง 1 ซิกม่าและด้วยความน่าจะเป็น 95.4% ในช่วง 2 ซิกม่า (การปรับเทียบข้อมูลคาร์บอนกัมมันตรังสีดยใช้ OxCal 4.4 แสดงอยู่ในตารางเสริม 1 และตารางเสริม 2) การแจกแจงความน่าจะเป็น P ของอายุแต่ละช่วงจะแสดงไว้สำหรับแต่ละช่วงซิกม่า กิจกรรม 14C จะรายงานเป็น pMC (เปอร์เซ็นต์ของคาร์บอนสมัยใหม่) และสอดคล้องกับอัตราส่วนของกิจกรรมของตัวอย่างต่อกิจกรรมที่แก้ไขแล้วของมาตรฐานกรดออกซาลิกซึ่งมีอายุ 0 yBP (ก่อนปัจจุบัน)ยอดที่เจริญเติบโตปรากฏขึ้น 5 สัปดาห์หลังจากปลูกเมล็ด โดยดันชิ้นส่วนของฝาปิดเมล็ด (ตัวอย่าง) ออกไปในขณะที่มันเติบโต แม้ว่าเนื้อเยื่อเอนโดคาร์ปที่เป็นเนื้อไม้จะไม่เจริญเติบโตหรือสังเคราะห์แสง แต่คาร์บอน “สดและสมัยใหม่” บางส่วนอาจถูกดูดซับในตัวอย่าง อย่างไรก็ตาม เนื้อเยื่อเอนโดคาร์ปยังคงแข็งและเป็นสีน้ำตาล โดยไม่ตรวจพบร่องรอยของสาหร่ายหรือสิ่งมีชีวิตที่คล้ายคลึงกัน อย่างไรก็ตาม ชิ้นส่วนดังกล่าวได้รับการทำความสะอาดจากการปนเปื้อนที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการเตรียมการหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสี ผลกระทบของการปนเปื้อนจากคาร์บอนสมัยใหม่ที่ผสมในระหว่างการเจริญเติบโตของต้นกล้าตั้งสมมติฐานว่าจะมีคาร์บอนสมัยใหม่สูงสุด 2-3% ดังที่แสดงไว้ก่อนหน้านี้ในการทดลองการงอกครั้งแรกของเมล็ดอินทผลัมโบราณ4เนื่องจากไม่มีตัวอย่างควบคุมที่เหมาะสมในการหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสีในการศึกษานี้ จึงต้องใช้แนวทางการสร้างแบบจำลองเพื่อประเมินการปนเปื้อนที่อาจเกิดขึ้นจากคาร์บอนสมัยใหม่และผลกระทบต่ออายุ อายุที่ได้สำหรับเมล็ดที่งอกคืออายุขั้นต่ำ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากระยะเวลาการเจริญเติบโตที่ค่อนข้างสั้นและสภาพของเมล็ด เราต้องถือว่ามีการดูดซับคาร์บอนสดเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย จากข้อมูลนี้ เราจึงสร้างแบบจำลองผลกระทบของคาร์บอนสดต่ออายุคาร์บอนกัมมันตรังสีที่ได้ การสร้างแบบจำลองนี้ขึ้นอยู่กับสมมติฐานที่ว่า: 0%, 1%, 2% และ 3% ของคาร์บอนทั้งหมดในเปลือกเป็นคาร์บอนสดและคาร์บอนสมัยใหม่เพิ่มเติม เราเลือกแนวทางสองทางในการคำนวณผลกระทบของคาร์บอนสมัยใหม่ที่มีต่ออายุคาร์บอนกัมมันตรังสีของตัวอย่าง แนวทางหนึ่งขึ้นอยู่กับค่า pMC (เปอร์เซ็นต์ของคาร์บอนสมัยใหม่) โดยตรง และอีกแนวทางหนึ่งขึ้นอยู่กับแบบจำลองแบบผสมซ้ำ
1. ปริมาณ 14C ของตัวอย่างที่สนใจคือส่วนผสมของคาร์บอนเก่าและใหม่ค่า pMC ของตัวอย่างกำหนดโดย 72pMCtot ¼ x pMCa þ y pMCbx þ y ¼ 1โดยที่ pMCtot เป็นค่าที่วัดได้ของตัวอย่าง pMCa เป็นค่าของคาร์บอนสด pMCb เป็นค่าของตัวอย่างที่ไม่ได้รับผลกระทบ และ xและ y เป็นสัดส่วนของปริมาณคาร์บอนสดและคาร์บอนที่ไม่ได้รับผลกระทบตามลำดับ 2. หากทราบระดับการปนเปื้อนของตัวอย่างด้วยคาร์บอนสดก็สามารถวัดความแตกต่างของอายุ (Δt) ของตัวอย่างที่วัดได้กับตัวอย่างที่ไม่ได้รับผลกระทบได้ตาม:
Δt ¼ 1
λ14
ln 1 þ v
100 e
λ14ðtCtSÞ 1
โดยที่ λ14 คือค่าคงที่การสลายตัว (1/ปี)73, ν = ระดับการปนเปื้อน(ค่าสัมพันธ์ เป็นเปอร์เซ็นต์), tC = อายุของสารที่ปนเปื้อน, tS = อายุของตัวอย่างที่ไม่ได้รับผลกระทบ อย่างไรก็ตาม ไม่ทราบอายุของตัวอย่างที่ไม่ได้รับผลกระทบแต่เฉพาะระดับของการปนเปื้อนเท่านั้น เพื่อแก้สมการนี้ จำเป็นต้องมีขั้นตอนแบบวนซ้ำ(แบบจำลองการผสม)การวิเคราะห์ไฟโตเคมีการสกัดด้วยตัวทำละลายและการแยกโครมาโทกราฟีดำเนินการดังนี้: ในปี 2013 ตัวอย่างหนึ่ง (ประมาณ 150 มก.) ของใบและลำต้นที่ตากแห้งด้วยอากาศจาก “Sheba” (อายุ 3 ปี) ถูกบดในครกและสากพร้อมกับN2 ของเหลวให้เป็นผงละเอียด ตัวอย่างผงที่บดแล้ว (100 มก.) ถูกสกัดด้วยเฮกเซน (2 มล.) ที่มีไอโซบิวทิลเบนซิน 50 ไมโครกรัม/มล. เป็นมาตรฐานภายในสารสกัดถูกกวนด้วยแม่เหล็กเป็นเวลา 2 ชั่วโมง จากนั้นกรองและวิเคราะห์ด้วย GC-MSในปี 2023 ใบและเรซินที่ตากแห้งด้วยอากาศ (ไม่ได้ชั่งน้ำหนัก) จาก “Sheba” (อายุ 13 ปี) ถูกสกัดด้วยโซนิเคชั่น (30 นาที x 2) โดยใช้ส่วนผสมของ MeOHและ CH2Cl2 (1:1 v/v; 100 มล.) หลังจากกำจัดตัวทำละลายภายใต้ความดันที่ลดลง สารสกัดดิบจะถูกอะซิติเลชันโดยตรง (Ac2O/Pyr, 60 °C, 1 ชั่วโมง)หลังจากกำจัดรีเอเจนต์ส่วนเกินภายใต้กระแสอาร์กอนแล้ว สารสกัดที่ถูกอะซิติเลชันจะถูกเมทิลเลชันโดยใช้ N,N-ไดเมทิลฟอร์มาไมด์-ไดเมทิลอะซีทัลในโทลูอีน (4 ชั่วโมง, 70 °C) รีเอเจนต์และตัวทำละลายส่วนเกินจะถูกกำจัดภายใต้กระแสอาร์กอนเพื่อให้ได้สารสกัดตัวทำละลายที่อนุพันธ์ สารสกัดตัวทำละลายที่อนุพันธ์จะถูกดูดซับบนซิลิกาเจลและบรรจุไว้ที่ด้านบนของคอลัมน์โครมาโตกราฟีที่เต็มไปด้วยซิลิกาเจล การชะครั้งแรกด้วยส่วนผสมของ EtOAc/CH2Cl2 (8:2, v/v, 2 ปริมาตรที่ตายแล้ว (Dv)) นำไปสู่การได้รับเศษส่วนอะโพลาร์ (F1) ในขณะที่ส่วนที่มีขั้วมากกว่าของสารสกัดตัวทำละลาย (เศษส่วน F2) จะถูกชะออกด้วยส่วนผสมของ MeOH/CH2Cl2 (1:1, v/v, 2 Dv) เศษส่วน F1 ถูกตรวจสอบโดย GC-FID และ GC-MS ในขณะที่เศษส่วน F2 ไม่ได้รับการตรวจสอบเพิ่มเติมในขั้นตอนนี้ การแยกสารประกอบ II เพื่อระบุลักษณะโครงสร้าง NMR ดำเนินการดังต่อไปนี้: เศษส่วนอะโพลาร์ F1 ที่กู้คืนจากเรซินถูกแยกอีกครั้งบนคอลัมน์ซิลิกาเจล การชะครั้งแรกโดยใช้ CH2Cl2 (1Dv) ให้ผลลัพธ์เป็นเศษส่วนที่ไม่มีขั้ว ในขณะที่การชะด้วยส่วนผสมของ CH2Cl2/EtOAc (8:2, v/, 2 Dv) นำไปสู่การได้รับเศษส่วนประมาณ 50 มก. ที่มีสารประกอบ
II ที่มีความบริสุทธิ์มากกว่า 85% ส่วนอีก 15% สอดคล้องกับสารประกอบที่มีลักษณะคล้ายคลึงกันของ II(เช่น สารประกอบ I, II’ และ III; ดูรูป 4 สำหรับโครงสร้างของสารประกอบ I,II, II’ และ III) ส่วนย่อยประมาณ 15 มก. ของเศษส่วนนี้ถูกใช้เพื่อกำหนดลักษณะ NMR ของ IIในปี 2010 และ 2013 ได้มีการสกัดไมโครเฟสของแข็ง (SPME) โดยใช้เส้นใยที่ประกอบด้วยไดไวนิลเบนซีน คาร์บอกเซน และโพลีไดเมทิลซิโลเซน (p/n 57348-U, StableFlex, Sigma-Aldrich, สหรัฐอเมริกา) ตัวอย่าง (100 มก.) ของใบและลำต้นบดแห้งด้วยอากาศของ “Sheba”ถูกใส่ลงในขวดขนาด 20 มล. พร้อมแผ่นปิด PTFE หลังจากเปิดใช้งานเส้นใย SPME ตามคำแนะนำของผู้ผลิตแล้ว ให้ใส่เส้นใยลงในขวดและดูดซับสารระเหยเป็นเวลา 1 ชั่วโมงก่อนทำการวิเคราะห์ด้วย GC-MS
เพื่อประเมินผลของการเผาไหม้ต่อพืชและวัสดุเรซิน ได้มีการดำเนินการตามขั้นตอนต่อไปนี้: ตัวอย่าง (100 มก.) ของใบและลำต้นบดแห้งด้วยอากาศของ “Sheba” ถูกใส่ลงในหลอดทดลองและให้ความร้อนด้วยเครื่องเผาบุนเซนเพื่อไพโรไลซิสตัวอย่าง เส้นใย SPME ที่ประกอบด้วยไดไวนิลเบนซีน คาร์บอกเซน และโพลีไดเมทิลซิโลเซนเฟส (p/n 57348-U,StableFlex, Sigma-Aldrich, สหรัฐอเมริกา) ถูกวางไว้ที่ปากหลอดทดลองและสัมผัสกับไอระเหยที่เกิดขึ้นเป็นเวลา 2 นาที จากนั้นใย SPME จะถูกแยกออกและวิเคราะห์โดย GC-MS สำหรับเรซิน “Sheba” ตัวอย่างขนาดเล็ก (ประมาณ 20 มก.) ถูกเผาในหลอดทดลองโดยใช้เครื่องเผาบุนเซนด้วยความร้อนต่ำเป็นเวลา 1 นาที จากนั้นเพิ่มความร้อนเป็นความร้อนปานกลางเป็นเวลา 2 นาที และสุดท้ายด้วยความร้อนสูงเป็นเวลา 5 นาที ใย SPME ถูกทำให้สัมผัสกับไอที่เกิดขึ้นในแต่ละช่วงเวลาเพื่อเปรียบเทียบสารประกอบระเหยที่ปล่อยออกมาในปี 2010 และ 2013 มีการวิเคราะห์การฉีด SPME หรือตัวทำละลาย (1 µL) โดยGC-MS โดยใช้เครื่องตรวจจับแบบเลือกมวล Agilent 5973 ที่เชื่อมต่อกับAgilent 6890 GC ที่ติดตั้ง Varian factor สี่คอลัมน์ VF-5ms(เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 30 ม. x ความหนาฟิล์ม 0.25 μm, Varian, สหรัฐอเมริกา) การแยกทำได้ในโหมดการฉีดแบบไม่แยกส่วน (1 นาที) โดยใช้ฮีเลียม UHP เป็นก๊าซพาหะ (1 มล./นาที) สำหรับวิธี A (วิธีที่ยาวกว่า) อุณหภูมิเตาอบเริ่มต้นถูกตั้งไว้ที่ 40 °C เป็นเวลา 1 นาที ก่อนที่จะเพิ่มที่ 5 °C/นาทีเป็น 320°C ซึ่งคงไว้เป็นเวลา 20 นาที (อุณหภูมิทางเข้า 320 °C; ท่อส่ง 320°C) สำหรับวิธี B (วิธีที่สั้นกว่า) อุณหภูมิเตาอบเริ่มต้นถูกตั้งไว้ที่40 °C เป็นเวลา 1 นาที ก่อนที่จะเพิ่มที่ 7 °C/นาทีเป็น 320 °C ซึ่งคงไว้เป็นเวลา 10 นาที (อุณหภูมิทางเข้า 320 °C; ท่อส่ง 320 °C) สำหรับวิธี SPMEอุณหภูมิเตาอบเริ่มต้นถูกตั้งไว้ที่ 40 °C เป็นเวลา 2 นาทีก่อนที่จะเพิ่มที่ 5 °C/ นาทีเป็น 250 °C ซึ่งคงไว้เป็นเวลา 10 นาที (อุณหภูมิทางเข้า 250 °C;อุณหภูมิของเส้นถ่ายโอน 250 °C) สำหรับ SPME ไฟเบอร์ถูกเปิดใช้งานในทางเข้าเป็นเวลาอีก 5 นาทีหลังจากเวลาสุ่มตัวอย่าง 2 นาที แหล่งไอออนถูกตั้งไว้ที่ 200 °C และช่วงมวลเป็น 35–600 amuการจำแนกลักษณะโครงสร้างของสารประกอบทำในขั้นแรกโดย (ก)การเปรียบเทียบสเปกตรัมมวลกับฐานข้อมูล MS (Wiley Registry ฉบับที่ 12และห้องสมุดสเปกตรัมมวล NIST 2020) (ข) ดัชนีการคงอยู่กับดัชนีที่มีอยู่ในห้องสมุด Wiley12 และ NIST2020 หรือ (ค) แหล่งที่มาของเอกสาร และ(ง) การเปรียบเทียบสเปกตรัมมวลและเวลาการคงอยู่กับมาตรฐานสำหรับสารประกอบที่สนใจ ดัชนีการคงอยู่ (RI) คำนวณโดยใช้วิธีการไล่ระดับเชิงเส้นโดยเปรียบเทียบกับส่วนผสม n-ไฮโดรคาร์บอนที่มี n-อัลเคน C9 ถึง C36 (Sigma-Aldrich, p/n 46827-U) การวิเคราะห์แก๊สโครมาโทกราฟีด้วยแมสสเปกโตรเมทรีความละเอียดสูง (GCHRMS) ถูกบันทึกบน Waters GCT Premier TOF-MS โดยใช้คอลัมน์ DB-5ms (เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 30 ม. x ความหนาฟิล์ม 0.25 ไมโครเมตร, J&W Scientific, สหรัฐอเมริกา) และเงื่อนไขวิธีการตามที่อธิบายไว้ข้างต้นสำหรับวิธี Bในปี 2023 ได้มีการดำเนินการทดสอบดังต่อไปนี้:การวิเคราะห์แก๊สโครมาโทกราฟีด้วยการตรวจจับการแตกตัวของเปลวไฟ (GC-FID) ของเศษส่วนอะโพลาร์ (F1) ที่ผ่านการสร้างอนุพันธ์ซึ่งละลายใน EtOAc ดำเนินการบน AgilentTechnologies 7890 เครื่องแก๊สโครมาโทกราฟีที่ติดตั้งหัวฉีดแบบคอลัมน์ เครื่องตรวจจับการแตกตัวของเปลวไฟ และคอลัมน์แคปิลลารีซิลิกาแบบหลอมรวม HP-5(30 ม. x 0.32 มม. ความหนาฟิล์ม 0.25 ไมโครเมตร) ใช้ H2 เป็นก๊าซพาหะ(การไหลคงที่ 2.5 มล. นาที−1) และตั้งโปรแกรมเตาอบดังนี้:70 °C–320 °C (10 °C นาที−1) เป็นเวลา 60 นาที อุณหภูมิคงที่ 320 °Cการวิเคราะห์ GC–MS ของเศษส่วน F1 ดำเนินการโดยใช้เครื่องโครมาโตกราฟแก๊ส Thermo Trace(Thermo Scientific) ที่เชื่อมต่อกับเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลควอนตัม Thermo Scientific TSQที่ติดตั้งเครื่องฉีดระเหยอุณหภูมิที่ตั้งโปรแกรมไว้ (PTV) อุณหภูมิของแหล่งกำเนิดถูกตั้งไว้ที่ 220 °C เครื่องแมสสเปกโตรมิเตอร์ทำงานในโหมดอิเล็กตรอนไอออไนเซชัน (EI) ที่70 eV และสแกน m/z 50 ถึง 850 การแยกด้วยแก๊สโครมาโตกราฟีดำเนินการโดยใช้คอลัมน์ HP5-MS (30 ม. x 0.25 มม. ความหนาของฟิล์ม 0.1 µm) โดยมีฮีเลียมเป็นก๊าซพาหะ (อัตราการไหลคงที่ 1.2 มล. นาที−1) อุณหภูมิเตาอบได้รับการตั้งโปรแกรมดังนี้: 70 °C (1 นาที), 70–320 °C (10 °Cนาที−1) อุณหภูมิคงที่ 40 นาทีที่ 320 °Cการวิเคราะห์แมสสเปกโตรมิเตอร์ความละเอียดสูง (HRMS) ของสารประกอบ IIดำเนินการบน microOTOF-Q II™ ESI-Qq-TOF (Bruker Daltonics) ในโหมดไอออนไนเซชันแบบอิเล็กโทรสเปรย์บวก สารประกอบ II: m/z 983.4844 [M+Na]+ (คำนวณสำหรับ C47H76NaO20: 983.4822)การวิเคราะห์เรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ (NMR) บนสารประกอบ II (เป็นอนุพันธ์อะซิเตท) ดำเนินการบนเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ BrukerAvance I – 500 MHz(Bruker) ที่ทำงานที่ความถี่การสังเกต 500 MHz
(H) และ 125 MHz (13C) การเลื่อนทางเคมีรายงานเป็น ppm เทียบกับเตตระเมทิลไซเลนที่มีอะตอมคาร์บอนและโปรตอนที่เหลือของตัวทำละลายที่ถูกดิวทีเรียใช้เป็นมาตรฐานภายใน (CDCl3: δ1H 7.26 ppm; δ13C 77.2 ppm) การวิเคราะห์ NMR ประกอบด้วยการทดลอง 1D (1H, 13C, DEPT) และ 2D homo- (1H-1HCOSY, 1H-1
H-NOESY) และ heteronuclear (1
H-13C-HSQC และ 1
H-13CHMBC) การเลื่อนทางเคมีของ 1
H และ 13C มีอยู่ในตารางเสริม 4 รูปแบบความสัมพันธ์ของสเปกตรัม 1D 1
H และ 13C และ 2D 1
H-13C-HSQC, 1
H-13CHMBC, 1
H-1
H-NOESY และ 1
H-1
H-COSY มีอยู่ใน
รูปเสริม 5-11)
การจัดลำดับดีเอ็นเอและการวิเคราะห์เชิงวิวัฒนาการ
ดีเอ็นเอถูกสกัดจากเนื้อเยื่อใบแห้งของ “Sheba” โดยใช้ FastDNA®
Spin Kit (BIO101 Systems, La Jolla, CA) และใช้ดีเอ็นเอทั้งหมด 1 uL เป็นแม่แบบในการขยายนิวเคลียสไรโบโซมภายนอกทรานสคริปชันสเปเซอร์ (ETS)
และภูมิภาคคลอโรพลาสต์อินเตอร์เจนิกสเปเซอร์ของยีน trnH และ psbA (psbAtrnH)27 ยีนซับยูนิตใหญ่ของคลอโรพลาสต์ไรบูโลสบิสฟอสเฟต 1’,5’ คาร์บอกซิเลส (rbcL) ได้รับการขยายสำหรับ “Sheba” เท่านั้น74 และผลิตภัณฑ์ PCR ได้รับการทำความสะอาดด้วยเอนไซม์และจัดลำดับโดย Psomagen (Rockville, Maryland, USA)
โดยใช้เครื่องวิเคราะห์ดีเอ็นเอ ABI 3730×1 (Applied Biosystems, Foster City,
California USA) การวางตำแหน่งทางวิวัฒนาการของ “ชีบา” ท่ามกลาง
สายพันธุ์อื่นๆ ของคอมมิโฟรา ได้รับการทดสอบโดยใช้ข้อมูลลำดับดีเอ็นเอ37 และประกอบด้วยการจัดตำแหน่งลำดับหลายตำแหน่งจากสองโลคัส รวมถึงบริเวณนิวเคลียส
ไรโบโซมภายนอกที่ถอดรหัสแล้ว (nrETS) และคลอโรพลาสต์
ตัวเว้นวรรค psbA--trnH จาก 109 สายพันธุ์ Commiphora และ 11 สายพันธุ์นอกกลุ่มของ Bursera Jacq ข้อมูลลำดับจาก "Sheba" ถูกเพิ่มลงในการจัดตำแหน่งด้วยตนเอง
38
การอนุมานเชิงวิวัฒนาการเชิงวิวัฒนาการดำเนินการโดยใช้การจัดตำแหน่งแบบแบ่งพาร์ติชั่นและเรียงต่อกันจากทั้งสองโลคัสโดยใช้ความน่าจะเป็นสูงสุดตามที่นำไปใช้โดยอินเทอร์เฟซเว็บ IQ-Tree (มัลติคอร์เวอร์ชัน 1.6.12)36 ภายใน IQTree แบบจำลองที่เหมาะสมที่สุดของวิวัฒนาการลำดับสำหรับแต่ละโลคัสได้รับการประมาณและนำไปใช้กับเมทริกซ์แบบแบ่งพาร์ติชั่นโดยใช้ ModelFinder75 และการวิเคราะห์ความน่าจะเป็นสูงสุดดำเนินการโดยใช้การจำลองแบบบูตสแตรปความน่าจะเป็นสูงสุด 1,000 ครั้งโดยใช้การวนซ้ำ 1,000 ครั้งและค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ขั้นต่ำ 0.99 พารามิเตอร์การค้นหาต้นไม้
รวมถึงความแรงของการรบกวน 0.5 และกฎการหยุด IQ 100
ผลลัพธ์ของต้นไม้ฉันทามติกฎเสียงข้างมากจากการวิเคราะห์ IQ-Tree แสดงอยู่ใน
รูปที่ 6 ซึ่งรวมถึงค่าการรองรับสาขาจากอัลตราฟาสต์ 1,000
References 1. Minnis, P. E. Seeds in archaeological sites: Sources and some interpretive problems. Am. Antiq. 46, 143–152 (1981). 2. Yashina, S. et al. Regeneration of whole fertile plants from 30,000-yold fruit tissue buried in Siberian permafrost. PNAS 109, 4008–4013 (2012). 3. Scott, M. F. et al. A 3000-year-old Egyptian emmer wheat genome reveals dispersal and domestication history. Nat. Plants 5, 1120–1128 (2019). 4. Sallon, S. et al. Germination, genetics, and growth of an ancient date seed. Science 320, 1464 (2008). 5. Sallon, S. et al. Origins and insights into the historic Judean date palm based on genetic analysis of germinated ancient seeds andmorphometric studies. Sci. Adv. 6, eaax0384 (2020). 6. Gros-Balthazarda, M. et al. The genomes of ancient date palms germinated from 2000 year old seeds. PNAS 118, e2025337118 (2021). 7. Ozgen, M. et al. Analysis of ancient DNA from in vitro grown tissues of 1600-year-old seeds revealed the species as Anagyris foetida. Seed Sci. Res. 22, 279–286 (2012). 8. Shen-Miller, J., Mudgett, M. B. J., Schopf, W., Clarke, S. & Berger, R. Exceptional seed longevity and robust growth: Ancient sacred lotus from China. Am. J. Bot. 82, 1367–1380 (1995). 9. Bu, Z. J. et al. The Methuselah of plant diaspores: Sphagnum spores can survive in nature for centuries. N. Phytol. 214, 1398–1402 (2017). 10. Leino, M. W. & Edqvist, J. Germination of 151-year old Acacia spp. seeds. Genet. Resour. Crop Ev. 57, 741–746 (2010). 11. Abeli, T. et al. Ex situ collections and their potential for the restoration of extinct plants. Conserv. Biol. 34, 303–313 (2020). 12. Bowles, M. L., Betz, R. F. & DeMauro, M. M. Propagation of Rare Plants from Historic Seed Collections: Implications for Species Restoration and Herbarium Management. Restor. Ecol. 1, 101–106 (1993). 13. Godefroid, S., Van de Vyver, A., Stoffelen, P., Robbrecht, E. & Vanderborght, T. Testing the viability of seeds from old herbarium specimens for conservation purposes. Taxon 60, 565–569 (2011). 14. Gillett, J. B. Flora of Tropical East Africa: Burseracea; Ch. 3 Commiphora, (ed. Polhill, R. M.) 1–95 (Rotterdam, Balkema, 1991). 15. Langenheim, J. H., Plant resins: Chemistry, Evolution, Ecology and Ethnobotany. 88, 348 (Timber Press, Portland, Cambridge, 2003). 16. Ben-Yehoshua, S., Borowitz, C. & Hanus, L. O. Frankincense, Myrrh and Balm of Gilead: Ancient Spices of Southern Arabia and Judea. Hortic. Rev 39, Ed. Janick. J. (Wiley-Blackwell, John Wiley & Sons, 2012) https://doi.org/10.1002/9781118100592 17. Dekebo, A., Juniedi, S., Hu, X. & Jung, C. Ethnobotany, Chemistry, and Biological Activities of Some Commiphora Species Resins. In Gums, Resins and Latexes of Plant Origin. Reference Series in Phytochemistry (ed. Murthy, H. N.) (Springer Cham, 2022). https://doi. org/10.1007/978-3-030-76523-1_27-1 18. Hepper, N. F. & Taylor, J. E. Date Palms and Opobalsam in the Madaba Mosaic Map. Palest. Explor. Q. 136, 35–44 (2004). 19. Milwright, M. The Balsam of Matariyya: an exploration of a medieval panacea. Bul. SOAS 66, 193–209 (2003). 20. Patrich, J. Agricultural Development in Antiquity: Improvements in the Cultivation and Production of Balsam. Ch. 12, 241–248, in Qumran:The Site of the Dead Sea Scrolls: Archaeological Interpretations and Debates: Studies on Texts of Desert of Judah, 57 (2002). https://doi.org/10.1163/ 9789047407973_014 21. Taylor, J. E. The Essenes, the Scrolls and the Dead Sea: Roots, Remedies and Properties of Stones Dead Sea Healing: Balsam, Ch.12 (Oxford Univ. Press, Oxford, 2012). 22. Bouville, A.-S., Erlich, G., Azoulay, S. & Fernandez, X. Forgotten Perfumery Plants – Part I: Balm of Judea. Chem. Biodivers. 16, e1900506 (2019). 23. Feliks, Y. Pomegranates and Golden Bells: Studies in Biblical, Jewish, and Near Eastern Ritual Law and Literature: The Incense of the Tabernacle 121-151, Ed. Wright, D., Freedman, N., Hurvitz, A. (Eisenbrauns, Indiana, USA, 1995). 24. Hadas, G. The Balsam “Afarsimon” and Ein Gedi during the RomanByzantine period. Rev. Biblique 114, 161–173 (2007). 25. Zohary, M. Plants of the Bible, 198-199 (Cambridge University Press, 1982). 26. Gillett, J. B. Commiphora Jacq. (Burseraceae): Englerian Species Which “Disappear.” Kew Bull. 28, 25–28 (1973). 27. Weeks, A. & Simpson, B. B. Molecular phylogenetic analysis of Commiphora (Burseraceae) yields insight on the evolution and historical biogeography of an “impossible” genus. Mol. Phylogenet. Evol 42, 62–67 (2007). 28. World Flora Online. http://www.worldfloraonline.org. Accessed, 16 Jun 2023. 29. Patrich, J., Agor, B. & Arubas, B. Judean desert cave survey 1986- 1987 HadashotArkheologiyot: Excavations and Surveys in Israel, 65–67 (1989). 30. Leng, L. et al. A review on pyrolysis of protein-rich biomass: Nitrogen transformation. Bioresour. Technol. 315, https://doi.org/10.1016/j. biortech.2020.123801 (2020). https://doi.org/10.1038/s42003-024-06721-5 Article Communications Biology | (2024) 7:1109 11 31. Ahmed, I. M., Gadir, S. A., Elgilany, E. E., & Abdallah, T. M. Commiphora africana resin phytochemical analysis & some biological aspects. Euro. J Med. Plants 13 (2016). 32. Patil, V. D., Nayak, U. R. & Dev, S. Chemistry of Ayurvedic crude drugs - III Guggulu (resin from Commiphora mukul)- 3 Long-chain aliphatic tetrols, a new class of naturally occurring lipids. Tetrahedron 29, 1595–1598 (1973). 33. Lumir, O. H., Rezanka, T., Dembitsky, V. M. & Moussaieff, A. Myrrh - Commiphora Chemistry. Biomed. Paper. 149, 3–28 (2005). 34. Zhu, N. et al. Bioactive constituents from gum guggul (Commiphora wightii). Phytochemistry 56, 723–727 (2001). 35. Shen, T. et al. Secondary metabolites from Commiphora opobalsamum and their antiproliferative effect on human prostate cancer cells. Phytochemistry 68, 1331–1337 (2007). 36. Trifinopoulos, J., Nguyen, L. T., von Haeseler, A. & Minh, B. Q. W-IQTREE: a fast online phylogenetic tool for maximum likelihood analysis. Nucleic Acids Res. 44, W232-W235 (2016). 37. Weeks, A. & Gostel, M. R. Can a Commiphora seedling germinated from an ancient seed solve a Biblical mystery? [Dataset]. Dryad. https://doi.org/10.5061/dryad.hqbzkh1n5. 38. Gostel, M. R., Phillipson, P. B. & Weeks, A. Phylogenetic Reconstruction of the Myrrh Genus, Commiphora (Burseraceae), Reveals Multiple Radiations in Madagascar and Clarifies Infrageneric Relationships. Syst. Bot. 41, 67–81 (2016). 39. Gostel, M. R., Coy, A. K. & Weeks, A. Microfluidic PCR-based target enrichment: A case study in two rapid radiations of Commiphora (Burseraceae) from Madagascar. J. Syst. Evol. 53, 411–431 (2015). 40. Amar, Z. & Iluz, D. Balsam the most expensive perfume plant in the ancient world https://api.semanticscholar.org/CorpusID: 231814967 (2017). 41. Courel, B., Adam, P. & Schaeffer, P. The potential of triterpenoids as chemotaxonomic tools to identify and differentiate genuine, adulterated and archaeological balsams. Microchem. J. 147, 411–421 (2019). 42. Mundigler, C., The Ancient Spice Trade, Part I: The Ancient Near East https://uwlabyrinth.uwaterloo.ca/labyrinth_archives/the_ancient_ spice_trade_i.pdf (Accessed 7.3 2023). 43. Finkelstein, I., Silberman, N. A., David and Solomon: In Search of the Bible’s Sacred Kings and the Roots of the Western Tradition, 23, 171- 172 (Free Press, New York, 2006). 44. Finkelstein, I., Gadot, Y. & Langgut, D. The Unique Specialized Economy of Judah under Assyrian Rule and its Impact on the Material Culture of the Kingdom. Palest. Explor. Q 154, 261–279 (2022). 45. Linnaeus, C. Disert. Opobalsamum decleratum (Uppsala, Sweden 1764). 46. Thulin, M. Angiospermae (Tiliaceae-Apiaceae), Royal Botanic Gardens, Kew (1999), (ed. Somalia, F.) Vol 2. [updated 2008]. 47. Moldenke, H. & Moldenke, A. Plants of the Bible, 84-86 (Dover, New York, 1952). 48. Thulin, M. & Claeson, P. The botanical origin of Scented Myrrh (Bissabol or Habak Hadi). Econ. Bot. 45, 487–494 (1991). 49. Patočka, J. Biologically active pentacyclic triterpenes and their current medicine signification. J. Appl. Biomed. 1, 7–12 (2003). 50. Vázquez, L. H., Palazon, J., Navarro-Ocaña, A. The Pentacyclic Triterpenes α, β-amyrins: A Review of Sources and Biological Activities. Ch. 23, 487-502. In: Venketeshwer, R. Phytochemicals: A. Global Perspective of Their Role in Nutrition and Health. IntechOpen (2012). 51. Kitchen, K. A. The Patriarchal Age: Myth or History? Biblic. Archaeol. Rev 21, 48–57 (1995). 52. Aberbach, D. The Iron Age, imperialism, and the prophets. Isra. Aff. 4, 2, 130-142 (1997). 53. Aharoni, Y. Gilead, Encyclopedia Judaica 7, 600, Ed: Berenbaum, M., Skolnik, F. (Gale Ebooks 2007). 54. Shmida, A. & Aronson, J. A. Sudanian Elements in the Flora of Israel. Ann. Mo. Bot. Gard. 73, 1–28 (1986). 55. Hegazy, A., Lovett- Doust, J. L. Plant Ecology in the Middle East: Ch. 2: The Lay of the Land: Plant Geography in the Middle East, 65-67 (Oxford Univ. Press, Oxford, 2016). 56. Manguro, L. O. A., Ugi, I. & Lemmen, P. Dammarane Triterpenes of Commiphora confusa resin. Chem. Pharm. Bull. 51, 483–486 (2003). 57. Huang, Z. R., Lin, Y. K. & Fang, J. Y. Biological and Pharmacological Activities of Squalene and Related Compounds: Potential Uses in Cosmetic Dermatology. Molecules 14, 540–554 (2009). 58. Burtt, B. D. Observations on the genus Commiphora and its distribution in Tanganyika territory B. Miscellaneous Inf. (R. Botanic Gard., Kew) 3, 101–117 (1935). 59. Van Der Walt, J. J. A. The South African species of Commiphora. Bothalia 11, 1 & 2, 53–102 (1973). 60. Horwitz, L. K., Tchernov, E. & Lernau, O. The Fauna from Caves in the Northern Judean Desert: Part 2. Surveys and Excavations of Caves in the Northern Judean Desert. Atiqot 41, 257–280 (2002). 61. Kool, R. Fatimid Hoards as Evidence of the First Crusade and the Establishment of the Kingdom of Jerusalem (1099–1101) Atiqot 112, 225-250 (2023). 62. Shamir, O., Baginsji, A. Textiles treasure from Jericho cave 38 in the Qarantal cliff compared to other medieval sites in Israel. Textiles and Politics: Textile Society of America 13th Biennial Symposium Proceedings, Washington, DC, September 18- September 22, 2012. https://digitalcommons.unl.edu/tsaconf/742/ 63. Mudge, K., Janick, J., Scofield, S. & Goldschmidt, E. E. A. History of Grafting. Hortic. Rev. 35, 437–493 (2009). 64. Crane, J. C. The role of seed abortion and parthenocarpy in the production of blank pistachio nuts as affected by rootstock. J. Am. Soc. Hort. Sci. 100, 267–270 (1975). 65. Grishkan, I., Nevo, E. & Wasser, S. P. Soil micromycete diversity in the hypersaline Dead Sea coastal area, Israel. Mycol. Prog. 2, 19–28 (2003). 66. Louws, F. J., Rivard, C. L. & Kubota, C. Grafting fruiting vegetables to manage soil borne pathogens, foliar pathogens, arthropods and weeds. Sci. Hortic. -Amst. 127, 127–146 (2010). 67. Leprince, O., Pellizzaro, A., Berriri, S. & Buitink, J. Late seed maturation: drying without dying. J. Exp. Bot. 68, 827–841 (2017). 68. Kottmeier, C. et al. New perspectives on interdisciplinary earth science at the Dead Sea: The DESERVE project. Sci. Total Environ. 544, 1045–1058 (2016). 69. Hirschfeld, Y. & Rifkin, S. Region II: Surveys and excavations in the Upper Wadi el-Makkuk caves. Atiquot 41, 5–19, https://api. semanticscholar.org/CorpusID:131956669 (2002). 70. Hartman, H. T., Kester, D. Plant Propagation: Principals and Practice. 111-138, 212-231 (Prentice-Hall, NJ, 1975). 71. Reimer, P. J. et al. The IntCal20 Northern Hemisphere radiocarbon age calibration curve (0–55 cal kBP).Radiocarbon 62, 725–757 (2020). 72. Oinonen, M., Hakanpää-Laitinen, H., Hämäläinen, K., Kaskela, A. & Junger, H. Biofuel proportions in fuels by AMS radiocarbon method. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 268, 1117–1119 (2010). 73. Stuiver, M. & Polach, H. A. Discussion: Reporting of 14 C Data. Radiocarbon 19, 355–363 (1977). 74. Weeks, A. Evolution of the pili nut genus (Canarium L., Burseraceae) and its cultivated species. Gen. Resour. Crop Ev. 56, 765–781 (2009). 75. Chernomor, O., Von Haeseler, A. & Minh, B. Q. Terrace aware data structure for phylogenomic inference from supermatrices. Syst. Biol. 65, 997–1008 (2016). 76. Hoang, D. T., Chernomor, O., Von Haeseler, A., Minh, B. Q. & Vinh, L. S. UBoot2: Improving the ultrafast bootstrap approximation. Mol. Biol. Evol. 35, 518–522 (2018). 77. Linstrom, P. J., Mallard, W. G. Eds. NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database 69, National Institute of Standards and https://doi.org/10.1038/s42003-024-06721-5 Article Communications Biology | (2024) 7:1109 12 Technology, Gaithersburg MD, 20899, http://webbook.nist.gov (retrieved 4th April 2022). 78. Adams, R. P. Identification of essential oil components by gas chromatography/ mass spectrometry. (4th Edition, Allured Publ., Carol Stream, IL 2007). 79. Delort, E. & Jaquier, A. Novel terpenyl esters from Australian finger lime (Citrus australasica) peel extract. Flavour Frag. J. 24, 123–132 (2009). Acknowledgements SS gratefully acknowledges Ms. G. Gartner and the Louise Gartner Philanthropic Fund (USA), the Henkind-Katz Fund (USA) and Charles Wolfson Charitable Trust (UK), for financial support of this project, Prof Joseph Patrich for provision of the ancient Commiphora seed and Dr Helen Paavilainen, Michael Solowey and Prof Daniel Sperber for providing textual sources on Judean Balsam. GF and BB acknowledge scientific and technical assistance of the Separation Science and Mass Spectrometry facility at the University of Western Australia. Author contributions Sarah Sallon (SS) initiated, coordinated and supervised the project, selected the seed, collected and analyzed textual sources, organized and interpreted the data and wrote the paper with the assistance of Morgan Gostel (MG), Andrea Weeks (AW), Gavin Flamatti (GF), Björn Bohman (BB), Philippe Schaeffer (PS), Pierre Adam (PA), Marcus Egli (ME) and Elaine Solowey (ES). The ancient seed was germinated by ES who was responsible for its growth since 2010. ME carried out radiocarbon testing. AW and MG conducted molecular genetic laboratory work, performed phylogenetic analyses and interpreted their significance. Chemical experiments were carried out by GF and BB (2010, 2013) and PS and PA (2023) who prepared text, figures, reviewed the manuscript and contributed resources. This work is consistent with the general policies on research, ethics and reporting standards outlined by Nature portfolio journals according to inclusion & ethics in global research.
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น