Информация о древней микробиоте представляет собой жизненно важный ресурс для изучения эволюции бактерий и изучения биологического распространения хронических заболеваний на протяжении всей истории.

Международная группа исследователей проанализировала микробную ДНК, обнаруженную в палеофекалиях коренных народов (высушенных экскрементах) из сухих пещер на севере Мексики и Юты. Они обнаружили, что микробиом кишечника древнего человека похож на микробиом современных людей из неиндустриальных популяций.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, является первым исследованием, которое выявило новые виды микробов в образцах.

Древний микробиом

Тело полно колоний безвредных бактерий, грибов и вирусов, называемых микробиомом. Эти виды полезны для организма, способствуя естественным процессам в организме. Существует более 400 видов бактерий, которые составляют микробиом кишечника, помогая переваривать пищу, защищать от вредных патогенов и синтезировать витамины.

Предыдущие исследования показали, что микробиом кишечника присутствовал даже у древних людей. Это означает, что изучение состава кишечных бактерий древних людей может дать новые знания не только об их диете, но и о том, как они защищаются от болезней.

Эксперты в области здравоохранения также сравнили микробиом кишечника людей из промышленно развитых и непромышленных регионов.

Предыдущие исследования детей в России и Финляндии показали, что дети в промышленно развитых регионах с большей вероятностью заболеют диабетом 1 типа по сравнению с детьми в непромышленных регионах.

Эти две группы детей имели очень разнообразный микробиом кишечника, что подчеркивает, что у тех, кто живет в промышленно развитых регионах, дети имеют более высокий риск развития не только диабета 1 типа, но и других аутоиммунных и аллергических заболеваний.

Реконструкция микробиома кишечника древнего человека

Команда реконструировала геномы древних микробов, используя набор из восьми палеофекалий возрастом от 1000 до 2000 лет, обнаруженных на юго-западе США и Мексики. Оттуда они сравнили древние кишечные микробы с современными образцами как из промышленно развитых, так и из непромышленных популяций.

Всего исследователи реконструировали 498 микробных геномов и пришли к выводу, что 818 были от древних людей. Из них 39 процентов ранее не были обнаружены в других образцах.

Анализ стал возможен благодаря исключительной сохранности палеофекалий, использованию древних методов экстракции дезоксирибонуклеиновой кислоты (аДНК) из древних фекалий, высокой глубине секвенирования и достижениям в методологии реконструкции генома de novo.

По сравнению с 789 современными образцами микробиома кишечника человека из восьми стран, образцы палеофекалий были больше похожи на непромышленные, чем на промышленно развитые микробиомы кишечника человека.

Некоторые из кусочков пищи, обнаруженных в образцах, подтверждали, что в рацион древних людей входили бобы и кукуруза, что типично для первых фермеров Северной Америки. На участке в Юте команда обнаружила более эклектичную, богатую клетчаткой диету от голода, включая рисовую траву, грушу и кузнечиков в кусочках пищи образца

После функционального профилирования команда обнаружила значительно меньшее количество генов устойчивости к антибиотикам и деградирующих муцин, включая обогащение мобильных генетических элементов по сравнению с промышленными микробиомами кишечника. К тому же древние образцы были более разнообразными, включая десятки ранее неизвестных видов.

Это исследование способствует обнаружению и характеристике ранее не описанных кишечных микроорганизмов из древних микробиомов и исследованию эволюционной истории кишечной микробиоты человека посредством реконструкции генома из палеофекалий », – отметили исследователи в исследовании.

Исследование также установило, что палеофекалии с хорошо сохранившейся ДНК являются многочисленными источниками микробных геномов. Ранее неописанные виды микробов в древних фекалиях могут пролить свет на эволюционную историю микробиомов человека.

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы лучше понять микробиом человека, что может помочь в открытии новых методов лечения таких заболеваний, как диабет 1 типа и другие аутоиммунные состояния. Исследования могут также помочь в разработке подходов к восстановлению современного микробиома кишечника до его изначального состояния.