Znanstveniki ugotavljajo dramatične razlike med starodavnimi črevesnimi mikrobiomi in sodobnimi mikrobi

Znanstveniki hitro zbirajo dokaze, da različice črevesnih mikrobiomov, zbirke bakterij in drugih mikrobov v našem prebavnem sistemu, lahko igrajo škodljivo vlogo pri sladkorni bolezni in drugih boleznih. Zdaj so znanstveniki centra za sladkorno bolezen Joslin odkrili dramatične razlike med črevesnimi mikrobiomi starih severnoameriških ljudstev in sodobnimi mikrobiomi, ponuja nove dokaze o tem, kako se lahko ti mikrobi razvijajo z različno prehrano.

Znanstveniki so analizirali mikrobno DNA, najdeno v domorodnih človeških paleofecesih (izsušeni iztrebki) iz nenavadno suhih jam v Utahu in severni Mehiki z izjemno visoko stopnjo genomskega zaporedja, pravi Joslin pomočnik preiskovalca Aleksandar Kostić, Doktor znanosti, višji avtor a Narava papir, ki predstavlja delo.

Izvajanje genomske analize širše in globlje kot prejšnje študije o starodavnih človeških črevesnih mikrobiomih, študija je prva odkrila nove vrste mikrobov v vzorcih, pravi Kostič, ki je tudi docent za mikrobiologijo na medicinski šoli Harvard.

V prejšnjih študijah otrok na Finskem in v Rusiji so Kostić in njegovi sodelavci so pokazali, da so otroci v industrijsko razvitih regijah, ki so imeli veliko večjo verjetnost za razvoj sladkorne bolezni tipa 1 kot tisti na neindustrializiranih območjih, imel tudi zelo različne črevesne mikrobiome.

Ugotovili smo lahko posebne mikrobe in mikrobne produkte, za katere menimo, da so v zgodnjem življenju ovirali ustrezno imunsko vzgojo, To pa kasneje vodi v večje incidente ne le sladkorne bolezni tipa 1, ampak druge avtoimunske in alergijske bolezni. "

Aleksandar Kostič, Doktor znanosti, Višji avtor

Kako bi torej izgledal zdrav človeški mikrobiom pred učinki industrializacije? "Prepričan sem, da na to vprašanje ne morete odgovoriti s sodobnimi živimi ljudmi, "pravi Kostić, ki poudarja, da celo plemena v zelo oddaljenih regijah Amazonke obolevajo za Covid-19.

Steven LeBlanc, arheolog, ki je bil prej v Harvardovem muzeju arheologije in etnologije Peabody, je prišel v Kostic z dramatičnim alternativnim virom:mikrobno DNK, najdeno v vzorcih človeških paleofeksov, ki so jih muzeji zbrali iz sušnih okolij na severozahodnem Ameriku.

Kostic in podiplomska študentka Marsha Wibowo sta sprejela izziv, sčasoma primerjali DNK iz osmih izjemno dobro ohranjenih vzorcev starodavnega črevesja iz suhih jam (nekateri datirani že v prvem stoletju sedanje dobe) z DNK v 789 sodobnih vzorcih. Nekaj ​​več kot polovica sodobnih vzorcev je bilo od ljudi na industrializirani "zahodni" dieti, preostanek pa od ljudi, ki so uživali neindustrializirana živila (večinoma pridelana v svojih skupnostih).

Razlike med populacijami mikrobiomov so bile presenetljive. Na primer, bakterija, znana kot Treponema succinifaciens "ni v enem zahodnem mikrobiomu, ki smo ga analizirali, vendar je v vsakem od osmih starodavnih mikrobiomov, "Kostič pravi. Starodavni mikrobiomi so se res bolj ujemali s sodobnimi neindustrijskimi mikrobiomi.

Presenetljivo, Wibowo je ugotovil, da skoraj 40% starodavnih mikrobnih vrst še nikoli ni bilo vidnih. Kaj bi lahko pojasnilo to visoko genetsko variabilnost?

"V starih kulturah živila, ki jih jeste, so zelo raznolika in lahko podpirajo bolj eklektično zbiranje mikrobov, "Kostic ugiba." Ko pa se približate industrializaciji in bolj prehrani v trgovinah z živili, izgubite veliko hranil, ki pomagajo podpreti bolj raznolik mikrobiom. "

Starodavni mikrobiomi so imeli tudi relativno večje število kot sodobni industrijski mikrobiomi transpozaz (prenosljivi elementi zaporedij DNA, ki lahko spremenijo lokacijo v genomu).

"Menimo, da bi to lahko bila strategija prilagajanja mikrobov v okolju, ki se spreminja veliko bolj kot sodobni industrializirani mikrobiom, kjer jemo iste stvari in živimo enako življenje več ali manj skozi vse leto, "Kostič pravi." Ker v bolj tradicionalnem okolju, stvari se spreminjajo in mikrobi se morajo prilagoditi. To veliko večjo zbirko transpozav bi lahko uporabili za pridobivanje in zbiranje genov, ki jim bodo pomagali pri prilagajanju na različna okolja. "

Poleg tega, starodavna mikrobna populacija je vključevala manj genov, povezanih z odpornostjo na antibiotike. Stari vzorci so vsebovali tudi manjše število genov, ki proizvajajo beljakovine, ki razgrajujejo plast črevesne sluzi, kar lahko povzroči vnetje, povezano z različnimi boleznimi.

Poleg tega, delo lahko osvetli znanstveno polemiko o tem, ali se populacije črevesnih mikrobov prenašajo navpično iz roda v rod ljudi, ali se razvijajo predvsem iz okolice.

Če pogledamo rod običajnih bakterij Methanobrevibacter smithii v starih vzorcih, ugotovili so, da je njegov razvoj skladen s skupnim sevom prednikov, ki je bil datiran približno takrat, ko so se ljudje prvič preselili čez Beringovo ožino v Severno Ameriko. "Ti mikrobi, tako kot naši lastni genomi, ste potovali z nami, «Pravi Kostič.

Raziskovalni projekt se je začel s potrebo po identifikaciji neokuženih vzorcev človeških paleofecesov, ki so bili ohranjeni v nenavadno dobrem stanju. "Ko smo rekonstruirali te genome, poskušali smo biti zelo konzervativni, "Pravi Wibowo.

Poleg zmenkov z ogljikom-14, so znanstveniki s prehranskimi analizami in drugimi metodami potrdili, da so bili izbrani vzorci res človeški in da niso onesnaženi z zemljo ali drugimi živalmi, kot so psi, pravi. Preiskovalci so tudi potrdili, da so izbrani vzorci pokazali vzorce razpada, za katere je znano, da jih skozi čas kaže vsa DNK.

Ekipa je izvedla veliko globlje zaporedje DNK, kot je bilo doseženo v prejšnjih prizadevanjih, vsaj 100 milijonov branja, s 400 milijoni odčitkov DNK za en primerek.

En sodelavec, antropolog Meradeth Snow, Doktor znanosti, Univerze v Montani v Missouli, vodil pobudo za pridobitev pogleda na delo indijanskih avtohtonih skupnosti v jugozahodni regiji. "Priznavamo in cenimo tiste posameznike, katerih genetika in mikrobi so bili analizirani za to raziskavo, kot tudi današnji posamezniki s povezano gensko ali kulturno dediščino, "študija poudarja.

Raziskovalci nameravajo svoje študije razširiti na številne druge vzorce starih mikrobiomov, s ciljem odkriti nove mikrobne vrste in poskušati predvideti njihove presnovne funkcije. Kostiča zanima možnost, da v laboratoriju obuje te starodavne mikrobe, z vstavljanjem starodavnih genomov v najbližje žive bakterijske vrste. "Če jih lahko gojimo v laboratoriju, fiziologijo teh mikrobov lahko veliko razumemo, precej bolje, " on reče.

LeBlanc je raziskovalcem Joslina pomagal zbrati sodelavce, na koncu zaposlili iz ducata institucij. Med ključnimi prispevki, Montanov doktor Snow je vodil pridobivanje in pripravo starodavne DNK, in s Harvarda Christina Warinner, Doktor znanosti, ponudila svoje znanje o starodavnem človeškem mikrobiomu. "Neverjetno se je bilo učiti od vseh teh briljantnih sodelavcev, "Wibowo pravi." Resnično potrebuje vas. "

• Ali oznake na komercialnih izdelkih s kefirjem pravilno poročajo o mikrobni ravni?
• Študija:Kolonizacija črevesja pri dojenčkih se ne pojavi pred rojstvom