Tutkijat havaitsevat dramaattisia eroja muinaisten suoliston mikrobiomien ja nykyaikaisten mikrobien välillä

Pystyimme tunnistamaan tiettyjä mikrobeja ja mikrobituotteita, joiden uskomme haittaavan asianmukaista immuunikasvatusta varhaisessa elämässä, Ja tämä johtaa myöhemmin korkeampiin tapauksiin paitsi tyypin 1 diabetekseen, mutta muut autoimmuunisairaudet ja allergiset sairaudet. "

Aleksandar Kostic, PhD, Vanhempi kirjailija

Miltä siis terve ihmisen mikrobiomi näyttäisi ennen teollistumisen vaikutuksia? "Olen vakuuttunut siitä, ettet voi vastata tähän kysymykseen kenenkään nykyajan elävien ihmisten kanssa, "Kostic sanoo, joka huomauttaa, että jopa Amazonin äärimmäisen syrjäisillä alueilla olevat heimot saavat Covid-19-tartunnan.

Steven LeBlanc, arkeologi, joka aiemmin työskenteli Harvardin Peabody -arkeologian ja etnologian museossa, tuli Kosticiin dramaattisella vaihtoehtoisella lähteellä:mikrobien DNA:ta, joka löytyi ihmisen paleofeces -näytteistä, jotka museot ovat keränneet Pohjois -Amerikan lounaisosien kuivista ympäristöistä.

Kostic ja jatko -opiskelija Marsha Wibowo otti haasteen vastaan, lopulta verrattiin DNA:ta kahdeksasta poikkeuksellisen hyvin säilyneestä muinaisesta suolinäytteestä kuivista luolista (jotkut päivätty jo nykyisen aikakauden ensimmäisellä vuosisadalla) ja 789 modernin näytteen DNA:han. Hieman yli puolet nykyaikaisista näytteistä tuli teollistuneita "länsimaisia" ruokavaliota noudattavilta ihmisiltä ja loput ihmisiltä, ​​jotka käyttivät ei-teollistettuja elintarvikkeita (joita kasvatettiin enimmäkseen omissa yhteisöissään).

Mikrobiomipopulaatioiden väliset erot olivat silmiinpistäviä. Esimerkiksi, bakteeri, joka tunnetaan nimellä Treponema succinifaciens ", ei ole yhdessäkään analysoidussa länsimaisessa mikrobiomissa, mutta se on jokaisessa kahdeksasta muinaisesta mikrobiomista, "Kostic sanoo. Muinaiset mikrobiomit sopivat paremmin yhteen nykyaikaisten muiden kuin teollisuuden mikrobiomien kanssa.

Hämmästyttävää, Wibowo havaitsi, että lähes 40% muinaisista mikrobilajeista ei ollut koskaan ennen nähty. Mikä voisi selittää tämän suuren geneettisen vaihtelun?

"Muinaisissa kulttuureissa syömäsi elintarvikkeet ovat hyvin erilaisia ​​ja voivat tukea eklektisempää mikrobikokoelmaa, "Kostic spekuloi." Mutta kun siirryt kohti teollistumista ja enemmän ruokakaupan ruokavaliota, menetät paljon ravintoaineita, jotka auttavat tukemaan monipuolisempaa mikrobiomia. "

Muinaisilla mikrobiomeilla oli myös suhteellisen suurempi määrä kuin nykyaikaisilla teollisilla transposaasien mikrobiomeilla (DNA -sekvenssien siirrettävät elementit, jotka voivat muuttaa sijaintia genomissa).

"Mielestämme tämä voisi olla strategia mikrobien sopeutumiselle ympäristössä, joka muuttuu paljon enemmän kuin moderni teollistunut mikrobiomi, jossa syömme samoja asioita ja elämme samaa elämää enemmän tai vähemmän ympäri vuoden, "Kostic sanoo." Kun taas perinteisemmässä ympäristössä, asiat muuttuvat ja mikrobien on sopeuduttava. He saattavat käyttää tätä paljon suurempaa transposaasikokoelmaa tarttumaan ja keräämään geenejä, jotka auttavat heitä sopeutumaan eri ympäristöihin. "

Lisäksi, muinaiset mikrobipopulaatiot sisälsivät vähemmän antibioottiresistenssiin liittyviä geenejä. Muinaisissa näytteissä oli myös pienempi määrä geenejä, jotka tuottavat suolen limakerrosta hajottavia proteiineja, joka voi sitten aiheuttaa tulehdusta, joka liittyy erilaisiin sairauksiin.

Lisäksi, työ voi valaista tieteellistä kiistaa siitä, siirretäänkö suoliston mikrobipopulaatioita pystysuoraan sukupolvelta toiselle, tai kehittyä pääasiassa ympäröivistä ympäristöistä.

Tarkasteltaessa muinaisten näytteiden tavallisten bakteerien Methanobrevibacter smithii sukua, he havaitsivat, että sen kehitys oli yhdenmukaista jaetun esivanhemman kannan kanssa, joka on päivätty suunnilleen silloin, kun ihmiset muuttivat ensin Beringin salmen yli Pohjois -Amerikkaan. "Nämä mikrobit, aivan kuten omat genomimme, ovat matkustaneet kanssamme, "Kostic sanoo.

Tutkimusprojekti alkoi tarpeesta tunnistaa saastumattomat ihmisen paleofeces -näytteet, jotka oli säilytetty epätavallisen hyvässä kunnossa. "Kun rekonstruoimme nämä genomit, yritimme olla hyvin konservatiivisia, "Wibowo sanoo.

Hiili-14-treffien lisäksi tutkijat käyttivät ravintoanalyysejä ja muita menetelmiä vahvistaakseen, että valitut näytteet olivat todellakin ihmisiä eivätkä maaperän tai muiden eläinten, kuten koirien saastuttamia, hän sanoo. Tutkijat vahvistivat myös, että valitut näytteet näyttivät hajoamismalleja, joita kaikella DNA:lla tiedetään olevan ajan mittaan.

Tiimi suoritti paljon syvemmän DNA -sekvensoinnin kuin mitä aikaisemmissa ponnisteluissa saavutettiin, vähintään 100 miljoonaa lukua, 400 miljoonaa DNA -lukua yhdelle näytteelle.

Yksi yhteistyökumppani, antropologi Meradeth Snow, PhD, Montanan yliopistosta Missoulasta, johti aloitetta saadakseen näkemyksiä työstä Lounais -Amerikan alkuperäiskansojen yhteisöiltä. "Tunnustamme ja arvostamme henkilöitä, joiden genetiikka ja mikrobit analysoitiin tätä tutkimusta varten, sekä nykyajan yksilöitä, joilla on geneettistä tai kulttuuriperintöä, "tutkimus korostaa.

Tutkijat aikovat laajentaa tutkimuksiaan moniin muihin muinaisiin mikrobiominäytteisiin, tavoitteena on havaita uusia mikrobilajeja ja yrittää ennustaa niiden metabolisia toimintoja. Kostic on kiinnostunut mahdollisuudesta herättää nämä muinaiset mikrobit laboratoriossa, lisäämällä muinaisia ​​genomeja lähimpiin eläviin bakteerilajeihin. "Jos voimme kasvattaa niitä laboratoriossa, voimme ymmärtää näiden mikrobien fysiologiaa paljon, paljon parempi, " hän sanoo.

LeBlanc auttoi Joslinin tutkijoita keräämään yhteistyökumppaneita, lopulta rekrytoitiin tusinaa oppilaitosta. Keskeisten panosten joukossa Montanan tohtori Snow johti muinaisen DNA:n uuttamista ja valmistamista, ja Harvardin Christina Warinner, PhD, tarjosi asiantuntemustaan ​​muinaisen ihmisen mikrobiomista. "On ollut mahtavaa oppia kaikilta näiltä loistavilta yhteistyökumppaneilta, "Wibowo sanoo." Se todella vaatii kylän. "

• Ilmoittavatko kaupallisten kefirituotteiden etiketit mikrobitasot oikein?
• Tutkimus:Imeväisten suoliston bakteerikolonisaatiota ei tapahdu ennen syntymää