Hva kan gammel avføring fortelle oss om utviklingen av det menneskelige tarmmikrobiomet?

Eldre mikrobiotainformasjon representerer en viktig ressurs for å studere bakteriell evolusjon og utforske den biologiske spredningen av kroniske sykdommer gjennom historien.

Et internasjonalt team av forskere analyserte mikrobielt DNA funnet i urfolks menneskelige paleofeces (uttørret ekskrementer) fra tørre grotter i Nord -Mexico og Utah. De fant ut at det gamle menneskelige tarmmikrobiomet ligner på det for moderne mennesker fra ikke-industrialiserte befolkninger.

Studien, publisert i tidsskriftet Natur, er den første som avslørte nye mikroberarter i prøvene.

Studie:Rekonstruksjon av gamle mikrobielle genomer fra menneskets tarm. Bildekreditt:Design_Cells / Shutterstock

Gammelt mikrobiom

Kroppen er full av kolonier av ufarlige bakterier, sopp, og virus som kalles mikrobiomet. Disse artene er fordelaktige for kroppen, hjelpe kroppens naturlige prosesser. Det er mer enn 400 bakteriearter som utgjør tarmmikrobiomet, hjelper til med å fordøye mat, avverge skadelige patogener, og syntetisere vitaminer.

Tidligere studier har bemerket at tarmmikrobiomet har vært til stede selv hos eldgamle mennesker. Dette betyr at utforsking av innholdet i gamle menneskers tarmbakterier kan tilby ny kunnskap ikke bare om kostholdet, men også hvordan de avverger sykdommer.

Helseeksperter har også sammenlignet tarmmikrobiomet til mennesker fra industrialiserte og ikke-industrialiserte regioner.

Tidligere studier av barn i Russland og Finland viste at de i industrialiserte regioner var mer sannsynlig å utvikle type 1 diabetes sammenlignet med de i ikke-industrialiserte områder.

Disse to barnegruppene hadde veldig mangfoldig tarmmikrobiom, understreker at de som bor i industrialiserte områder, barna har større risiko for å utvikle ikke bare type 1 diabetes, men andre autoimmune og allergiske sykdommer.

Rekonstruere gammelt menneskelig tarmmikrobiom

Teamet rekonstruerte gamle mikrobielle genomer ved å bruke et sett med åtte paleofeces fra 1, 000 år til 2, 000 år gammel oppdaget i det sørvestlige USA og Mexico. Derfra, de sammenlignet de gamle tarmmikrober med dagens prøver fra både industrialiserte og ikke-industrialiserte populasjoner.

Totalt, forskerne rekonstruerte 498 mikrobielle genomer og konkluderte med at 818 var fra gamle individer. Av disse, 39 prosent var ikke tidligere funnet i de andre prøvene.

Analysene var mulige takket være den ekstraordinære bevaringen av paleofeces, bruk av gamle deoksyribonukleinsyre (aDNA) ekstraksjonsmetoder for gammel avføring, høy sekvenseringsdybde, og fremskrittene i de novo genomrekonstruksjonsmetodikk.

Sammenlignet med 789 nåværende humane tarmmikrobiomprøver fra åtte land, paleofeces-prøvene var mer lik ikke-industrialiserte enn industrialiserte tarmmikrobiomer fra mennesker.

Noen av matbitene i prøvene bekreftet at de gamle menneskers diett inkluderte bønner og mais, som er typisk for tidlige nordamerikanske bønder. På Utah -siden, teamet fant en mer eklektisk, fiberrik sult diett, inkludert risgress, pære, og gresshopper i prøvens matbiter.

Etter funksjonell profilering, teamet fant en signifikant lavere overflod av antibiotikaresistens og mucin-nedbrytende gener, inkludert berikelse av mobile genetiske elementer i forhold til industrielle tarmmikrobiomer. Plus, de gamle prøvene var mer mangfoldige, inkludert dusinvis av tidligere ukjente arter.

Denne studien letter oppdagelsen og karakteriseringen av tidligere ubeskrevne tarmmikroorganismer fra gamle mikrobiomer og undersøkelse av evolusjonshistorien til den menneskelige tarmmikrobiota gjennom genrekonstruksjon fra paleofeces, Forskerne bemerket i studien.

Studien viste også at paleofeces med godt bevart DNA er rikelig med kilder til mikrobielle genomer. De tidligere uskrevne mikrobielle artene i den gamle avføringen kan kaste lys over evolusjonshistoriene til menneskelige mikrobiomer.

Fremtidige studier er nødvendig for å få en bedre forståelse av det menneskelige mikrobiomet, som kan hjelpe til med å oppdage nye behandlinger for sykdommer som type 1 diabetes og andre autoimmune tilstander. Studiene kan også hjelpe til med å utvikle tilnærminger for å gjenopprette dagens tarmmikrobiom til sin forfedre.

• Minoriteter er vesentlig underrepresentert i kliniske studier av kreft i bukspyttkjertelen
• Rapporterer etiketter på kommersielle kefirprodukter mikrobielle nivåer riktig?