A tudósok drámai különbségeket találnak az ősi bél mikrobiomák és a modern mikrobák között

Olyan mikrobákat és mikrobiális termékeket tudtunk azonosítani, amelyek véleményünk szerint akadályozták a megfelelő immunképzést a korai életben, És ez később nemcsak az 1 -es típusú cukorbetegség magasabb előfordulásához vezet, de más autoimmun és allergiás betegségek. "

Aleksandar Kostic, PhD, Vezető szerző

Tehát hogyan nézne ki egy egészséges emberi mikrobióma az iparosítás hatása előtt? "Meggyőződésem, hogy egyetlen modern emberrel sem tud válaszolni erre a kérdésre, - mondja Kostic, aki rámutat arra, hogy az Amazonas rendkívül távoli régióiban még a törzsek is fertőződnek a Covid-19-vel.

Steven LeBlanc, régész, korábban a Harvard Peabody Régészeti és Etnológiai Múzeumának tagja, drámai alternatív forrással érkezett a Kosztichoz:mikrobiális DNS -t találtak emberi paleofece -mintákban, amelyeket a múzeumok gyűjtöttek az észak -amerikai délnyugati száraz környezetből.

Kosztikus és végzős hallgató, Marsha Wibowo vállalta a kihívást, végül nyolc kivételesen jól megőrzött ősi bélminta DNS-ét hasonlították össze száraz barlangokból (némelyiket már a jelenlegi korszak első századában keltezték) 789 modern minta DNS-ével. A modern minták valamivel több mint fele az iparilag "nyugati" étrenden élő emberekből származik, a többi pedig nem iparosított élelmiszereket fogyasztó személyektől (főleg saját közösségükön belül).

A mikrobiom populációk közötti különbségek feltűnőek voltak. Például, a Treponema succinifaciens néven ismert baktérium nincs egyetlen nyugati mikrobiómban sem, amelyet elemeztünk, de ott van a nyolc ősi mikrobióma mindegyikében, "Kostic mondja. Az ősi mikrobiomák jobban illeszkedtek a modern, nem ipari mikrobiómákhoz.

Feltűnő, Wibowo megállapította, hogy az ősi mikrobák közel 40% -át még soha nem látták. Mi magyarázhatja ezt a nagy genetikai variabilitást?

"Az ősi kultúrákban az Ön által fogyasztott ételek nagyon változatosak, és támogathatják a mikrobák eklektikusabb gyűjteményét, "Kostic spekulál." De ahogy halad az iparosítás és az élelmiszerbolt diéta felé, sok tápanyagot veszít, amelyek segítenek a változatosabb mikrobiom támogatásában. "

Az ősi mikrobiómák is viszonylag magasabb számmal rendelkeztek, mint a transzpozázok modern ipari mikrobiómái (a DNS -szekvenciák transzponálható elemei, amelyek megváltoztathatják a genomban lévő helyet).

"Úgy gondoljuk, hogy ez egy stratégia lehet a mikrobák számára, hogy alkalmazkodjanak egy olyan környezetben, amely sokkal jobban eltolódik, mint a modern iparosodott mikrobiom, ahol ugyanazokat a dolgokat eszünk és ugyanazt az életet éljük többé-kevésbé egész évben, "Kostic azt mondja." Míg egy hagyományosabb környezetben, a dolgok változnak, és a mikrobáknak alkalmazkodniuk kell. Használhatják ezt a sokkal nagyobb transzpozázgyűjteményt olyan gének megragadásához és összegyűjtéséhez, amelyek segítenek alkalmazkodni a különböző környezetekhez. "

Ráadásul, az ősi mikrobapopulációk kevesebb gént tartalmaztak az antibiotikum -rezisztenciával kapcsolatban. Az ősi minták kevesebb gént is tartalmaztak, amelyek fehérjéket termelnek, amelyek lebontják a bél nyálkahártyáját, amely aztán gyulladást okozhat, amely különböző betegségekhez kapcsolódik.

Ezenkívül a munka rávilágíthat egy tudományos vitára arról, hogy a bél mikrobák populációi vertikálisan terjednek -e generációról generációra, vagy elsősorban a környező környezetből fejlődnek ki.

Ha megnézzük a Methanobrevibacter smithii baktériumok törzsét az ősi mintákban, úgy találták, hogy fejlődése összhangban van egy közös őstörzssel, amely nagyjából akkor keletkezett, amikor az emberek először a Bering -szoroson át Észak -Amerikába vándoroltak. "Ezek a mikrobák, mint a saját genomunk, velünk utaztak, - mondja Kostic.

A kutatási projekt azzal kezdődött, hogy szokatlanul jó állapotban megőrzött, nem szennyezett emberi paleofece -mintákat kellett azonosítani. "Amikor rekonstruáltuk ezeket a genomokat, nagyon konzervatívak akartunk lenni, - mondja Wibowo.

A szén-14 kormeghatározás mellett a tudósok táplálkozási elemzéseket és más módszereket alkalmaztak annak igazolására, hogy a kiválasztott minták valóban emberek, és nem szennyeztek talajt vagy más állatokat, például kutyákat, ő mondja. A nyomozók azt is megerősítették, hogy a kiválasztott minták olyan bomlási mintázatokat mutatnak, amelyekről ismert, hogy minden DNS idővel megmutatkozik.

A csapat sokkal mélyebb DNS -szekvenálást végzett, mint amit a korábbi erőfeszítések során elértek, legalább 100 millió olvasmány, 400 millió DNS -leolvasással egy mintára.

Egy munkatárs, Meradeth Snow antropológus, PhD, a Missoula -i Montana Egyetemen, kezdeményezést vezetett, hogy a délnyugati régióban élő indián őslakos közösségektől perspektívákat szerezzen a munkához. "Elismerjük és értékeljük azokat az egyéneket, akiknek genetikáját és mikrobáit elemezték ehhez a kutatáshoz, valamint a mai egyének, akik genetikai vagy kulturális örökséggel rendelkeznek, " - hangsúlyozza a tanulmány.

A kutatók azt tervezik, hogy tanulmányaikat számos más ősi mikrobiom példányra is kiterjesztik, célja az új mikrobák kimutatása és az anyagcsere funkcióik előrejelzése. Kostic érdeklődik az ősi mikrobák laboratóriumi feltámasztásának lehetősége iránt, ősi genomok beiktatásával a legközelebbi élő baktériumfajokba. "Ha meg tudjuk nevelni őket a laborban, sokat megérthetünk ezeknek a mikrobáknak a fiziológiájáról, sokkal jobb, " mondja.

A LeBlanc segített a Joslin -nyomozóknak együttműködők összegyűjtésében, végül tucatnyi intézményből toboroztak. A legfontosabb hozzájárulások között Montana Dr. Snow vezette az ősi DNS kinyerését és előkészítését, és a Harvard Christina Warinnerje, PhD, felajánlotta szakértelmét az ősi emberi mikrobiómában. "Csodálatos volt tanulni mindezektől a ragyogó munkatársaktól, - mondja Wibowo. - Valóban falura van szükség.

• A kereskedelmi kefir termékek címkéi helyesen jelzik a mikrobák szintjét?
• Tanulmány:A csecsemők bélének bakteriális kolonizációja nem történik meg születés előtt