Mokslininkai nustato dramatiškus skirtumus tarp senovės žarnyno mikrobiomų ir šiuolaikinių mikrobų

Mums pavyko nustatyti specifinius mikrobus ir mikrobų produktus, kurie, mūsų manymu, trukdė tinkamai ugdyti imunitetą ankstyvame gyvenime, Ir vėliau tai lemia didesnius ne tik 1 tipo diabeto atvejus, bet ir kitos autoimuninės bei alerginės ligos “.

Aleksandras Kostičius, Daktaras, Vyresnysis autorius

Taigi, kaip atrodytų sveikas žmogaus mikrobiomas prieš industrializacijos padarinius? „Esu įsitikinęs, kad jūs negalite atsakyti į šį klausimą su jokiais šiuolaikiniais žmonėmis, “, - sako Kostičius. kuris nurodo, kad net labai atokiuose Amazonės regionuose esančios gentys užsikrečia „Covid-19“.

Stevenas LeBlancas, archeologas, anksčiau dirbęs Harvardo Peabody archeologijos ir etnologijos muziejuje, atvyko į „Kostic“ su dramatišku alternatyviu šaltiniu:mikrobų DNR, rasta žmonių paleofece mėginiuose, kuriuos muziejai surinko iš sausos aplinkos Šiaurės Amerikos pietvakariuose.

Kostic ir magistrantė Marsha Wibowo priėmė iššūkį, galiausiai palyginus aštuonių itin gerai išsilaikiusių senovinių žarnų mėginių iš sausų urvų (kai kurie datuojami dar pirmojo dabartinės eros amžiaus) DNR su 789 šiuolaikinių mėginių DNR. Šiek tiek daugiau nei pusė šiuolaikinių mėginių buvo iš žmonių, kurie laikėsi pramoninių „vakarietiškų“ dietų, o likusi dalis-iš žmonių, vartojančių nepramoninį maistą (daugiausia auginamą savo bendruomenėse).

Skirtumai tarp mikrobiomų populiacijų buvo stulbinantys. Pavyzdžiui, bakterijos, žinomos kaip Treponema succinifaciens ", nėra viename mūsų analizuojamame Vakarų mikrobiome, bet tai yra kiekviename iš aštuonių senovinių mikrobiomų, "Kosticas sako. Senovės mikrobiomos labiau atitiko šiuolaikines ne pramonės mikrobiomas.

Įspūdingai, Wibowo nustatė, kad beveik 40% senovės mikrobų rūšių niekada nebuvo matytos. Kas galėtų paaiškinti šį didelį genetinį kintamumą?

„Senosiose kultūrose maistas, kurį valgote, yra labai įvairus ir gali palaikyti labiau eklektišką mikrobų kolekciją, "Kosticas spėlioja." Bet kai jūs pereinate prie industrializacijos ir daugiau maisto produktų parduotuvių dietos, prarandate daug maistinių medžiagų, padedančių palaikyti įvairesnį mikrobiomą “.

Senovės mikrobiomos taip pat turėjo santykinai didesnį skaičių nei šiuolaikinės pramoninės transposazės mikrobiomos (perkeliami DNR sekų elementai, galintys pakeisti vietą genome).

„Manome, kad tai galėtų būti strategija, skirta mikrobams prisitaikyti aplinkoje, kuri keičiasi daug daugiau nei šiuolaikinis pramoninis mikrobiomas, kur mes valgome tuos pačius dalykus ir gyvename tą patį gyvenimą daugiau ar mažiau ištisus metus, "Kostic sako." Kadangi tradiciškesnėje aplinkoje, viskas keičiasi ir mikrobai turi prisitaikyti. Jie gali naudoti šią daug didesnę transposazių kolekciją, norėdami paimti ir surinkti genus, kurie padės jiems prisitaikyti prie skirtingos aplinkos. "

Be to, senovės mikrobų populiacijos įtraukė mažiau genų, susijusių su atsparumu antibiotikams. Senoviniuose mėginiuose taip pat buvo mažiau genų, gaminančių baltymus, ardančius žarnyno gleivių sluoksnį, kuris gali sukelti uždegimą, susijusį su įvairiomis ligomis.

Be to, darbas gali nušviesti mokslinius ginčus, ar žarnyno mikrobų populiacijos vertikaliai perduodamos iš kartos į kartą, arba vystosi pirmiausia iš supančios aplinkos.

Žvelgiant į įprastų bakterijų Methanobrevibacter smithii kilmę senoviniuose mėginiuose, jie nustatė, kad jo evoliucija atitinka bendrą protėvių padermę, kuri buvo maždaug tada, kai žmonės pirmą kartą migravo per Beringo sąsiaurį į Šiaurės Ameriką. „Šie mikrobai, kaip ir mūsų pačių genomai, keliavo su mumis, “, - sako Kostičius.

Tyrimo projektas prasidėjo tuo, kad reikėjo nustatyti neužterštus žmogaus paleofecų mėginius, kurie buvo išsaugoti neįprastai geros būklės. "Kai mes rekonstravome šiuos genomus, mes stengėmės būti labai konservatyvūs, “, - sako Wibowo.

Be anglies-14 pažinčių, mokslininkai naudojo mitybos analizę ir kitus metodus, kad patvirtintų, jog atrinkti mėginiai iš tikrųjų buvo žmonės ir nebuvo užteršti dirvožemiu ar kitais gyvūnais, pvz., šunimis, ji sako. Tyrėjai taip pat patvirtino, kad pasirinktuose mėginiuose buvo puvimo modelių, kuriuos laikui bėgant žinoma visa DNR.

Komanda atliko daug gilesnę DNR seką, nei buvo pasiekta ankstesnėmis pastangomis, bent 100 milijonų skaitymų, su 400 milijonų DNR nuskaitymų vienam egzemplioriui.

Vienas bendradarbis, antropologas Meradeth Snow, Daktaras, Montanos universiteto Misuloje, vadovavo iniciatyvai gauti darbo perspektyvų iš Amerikos indėnų vietinių bendruomenių Pietvakarių regione. „Mes pripažįstame ir vertiname tuos asmenis, kurių genetika ir mikrobai buvo ištirti šiam tyrimui, taip pat dabartiniai asmenys, turintys susijusį genetinį ar kultūrinį paveldą, “pabrėžiamas tyrimas.

Mokslininkai planuoja išplėsti savo studijas, įtraukdami daugelį kitų senovės mikrobiomų pavyzdžių, siekiama aptikti naujas mikrobų rūšis ir bandyti numatyti jų medžiagų apykaitos funkcijas. Kosticą domina galimybė prikelti šiuos senovinius mikrobus laboratorijoje, įterpiant senovinius genomus į artimiausias gyvas bakterijų rūšis. "Jei mes galime juos auginti laboratorijoje, mes galime daug suprasti šių mikrobų fiziologiją, daug geriau, " jis sako.

„LeBlanc“ padėjo „Joslin“ tyrėjams surinkti bendradarbius, galiausiai įdarbinta iš keliolikos institucijų. Tarp pagrindinių indėlių Montanos daktaras Snow'as vadovavo senovės DNR gavimui ir paruošimui, ir Harvardo Christina Warinner, Daktaras, pasiūlė savo žinias apie senovės žmogaus mikrobiomą. „Buvo nuostabu mokytis iš visų šių puikių bendradarbių, "Wibowo sako:" Tam tikrai reikia kaimo ".

• Ar komercinių kefyro produktų etiketėse teisingai nurodomas mikrobų kiekis?
• Tyrimas:Kūdikių žarnyno bakterijų kolonizacija nepasireiškia prieš gimimą