Peľové zrno tekvice v koprolite. (Wilbowo a kol., Nature, 2021) Mikróby žijúce v našich črevách sú oveľa menej rozmanité ako pred 2000 rokmi.
To je jeden z kľúčových zistení genomickej analýzy fosílnych ľudských výkalov zo skalných úkrytov v Severnej Amerike a Mexiku. Osem vzoriek z obdobia spred 1 000 až 2 000 rokov odhaľuje mikróby, ktoré sú pre vedu úplne nové, ako aj iné, ktoré dnes v črevnom mikrobióme úplne chýbajú.
Naproti tomu moderný črevný mikrobióm obsahuje oveľa viac mikróbov odolných voči antibiotikám ako mikróby našich predkov. Tieto zistenia by nám mohli pomôcť pochopiť súvislosť – ak nejaká existuje – medzi naším zmenšeným mikrobiómom a vyšším moderným výskytom „priemyselných“ chronických ochorení, ako napr. cukrovka a obezita.
Ľudský mikrobióm je fascinujúci a zložitý stroj a v posledných rokoch vedci zisťujú, že hrá oveľa dôležitejšiu úlohu pri udržiavaní nášho tela v zdraví, ako sme si predtým uvedomovali. Ale naše chápanie toho, ako sa ľudský mikrobióm časom zmenil, je obmedzené.
Vstúpte do fosílnych výkalov, vedecky známych ako koprolity. Hoci sa tieto fosílie môžu zdať dosť nepríjemné, môžu byť bohatým zdrojom informácií o tom, ako žili staroveké zvieratá, odhaľujúc komplexné informácie o strave a črevných parazitoch a chorobách.
Obsahujú tiež niektoré mikróby, ktoré lemujú črevá, čo umožňuje komukoľvek so správnymi nástrojmi zostaviť snímku mikrobiómu. To je to, čo urobil medzinárodný tím mikrobiológov pod vedením Joslin Diabetes Center v USA, do tých najväčších detailov pre akýkoľvek staroveký ľudský črevný mikrobióm.
Výskumníci vzali koprolity dokonale zachované v troch skalných úkrytoch – Boomerang Shelter v Utahu, neznáme miesto niekde na americkom juhozápade (vzorky boli zozbierané takmer pred 100 rokmi a zle označené) a lokalita La Cueva de los Muertos Chiquitos v Durangu. , Mexiko.
Tieto koprolity boli potvrdené ako ľudské pomocou diétnej analýzy a datované pomocou rádiokarbónovej analýzy. Vedci potom vykonali zložitú prácu extrahovania vzácnej zachovanej DNA, ktorá by mohla identifikovať mikróby.
Vedci úspešne zrekonštruovali 498 mikrobiálnych genómov; z nich 181 s najväčšou pravdepodobnosťou pochádzalo z ľudského čreva, a nie z okolitej pôdy.
Z týchto sekvencií sa zdalo, že 158 predstavuje odlišný mikrobiálny druh nejakého druhu. Tie sa potom porovnali so 789 mikrobiómami zo súčasných komunít, z priemyselných aj nepriemyselných komunít.
Výsledky boli zarážajúce. Staroveké mikrobiómy boli nielen viac podobné tým z moderných nepriemyselných komunít, ale obsahovali druhy, ktoré sa v žiadnom modernom mikrobióme nevyskytovali. Zo 158 genómov bolo 61 pre vedu úplne neznámych – to je takmer 40 percent.
Vedci sa domnievajú, že táto rozmanitosť v mikrobióme môže mať niečo spoločné s rozmanitosťou stravy.
'V starovekých kultúrach sú potraviny, ktoré jete, veľmi rôznorodé a môžu podporovať eklektickejšiu zbierku mikróbov,' povedal mikrobiológ Alexsandar Kostic z Joslin Diabetes Center.
'Ale keď sa posuniete smerom k industrializácii a viac k strave v obchode s potravinami, stratíte veľa živín, ktoré pomáhajú podporovať rôznorodejší mikrobióm.'
V rámci mikróbov bolo tiež niekoľko fascinujúcich rozdielov. Mali menej génov spojených s rezistenciou na antibiotiká, ale mali aj menej génov na produkciu proteínov, ktoré degradujú glykány, molekuly cukru nachádzajúce sa v hliene.
Degradácia hlienu hrubého čreva je spojená s choroby ako je Crohnova choroba, celiakia a ulcerózna kolitída.
Staroveké mikróby mali tiež vyšší počet transpozáz - enzýmov, ktoré dokážu vystrihnúť a vložiť a replikovať prvky DNA, prepínať veci, aby pomohli prispôsobiť sa meniacim sa podmienkam, okrem iného.
'Myslíme si, že by to mohla byť stratégia pre mikróby, aby sa prispôsobili v prostredí, ktoré sa mení oveľa viac ako moderný industrializovaný mikrobióm, kde jeme rovnaké veci a žijeme rovnaký život viac-menej po celý rok,' povedal Kostic .
„Zatiaľ čo v tradičnejšom prostredí sa veci menia a mikróby sa musia prispôsobiť. Môžu použiť túto oveľa väčšiu zbierku transpozáz na zachytenie a zber génov, ktoré im pomôžu prispôsobiť sa rôznym prostrediam.“
Ako mohol vyvíjajúci sa mikrobióm zmeniť naše zdravie, nie je jasné a veľkosť vzorky je pomerne malá, ale štúdia ukazuje, že môžeme použiť koprolity na preskúmanie vnútorností našich predkov, aby sme zistili, čo sa zmenilo. To by zase mohlo viesť k lepším zdravotným výsledkom v budúcnosti.
„Podobné budúce štúdie využívajúce bohatstvo paleofékov nielen rozšíria naše znalosti o ľudskom mikrobióme, ale môžu viesť aj k vývoju prístupov na obnovenie súčasných črevných mikrobiómov do ich pôvodného stavu,“ napísal tím vo svojom článku.
Výskum bol publikovaný v r Príroda .