Только антрополог мог бы ценить тысячелетние человеческие фекалии, найденные в сухих пещерах. Просто спросите доктора Мерадета Сноу, исследователя из Университета Монтаны и сопредседателя кафедры антропологии UM.

Она является частью международной группы, возглавляемой Центром диабета Джослина, входящим в Гарвардскую медицинскую школу, которая использовала человеческие «палеофекалии», чтобы обнаружить, что у древних людей в кишечнике жили совсем другие микроорганизмы, чем у нас в наше время.

Сноу сказал, что изучение кишечных микробов, обнаруженных в древних фекалиях, может дать ключи к разгадке борьбы с такими заболеваниями, как диабет, от которых страдают люди, живущие в сегодняшних индустриальных обществах.

Нам нужны определенные микроорганизмы в правильном соотношении, чтобы наш организм функционировал эффективно. Это симбиотические отношения. Но когда мы изучаем людей сегодня – где угодно на планете – мы знаем, что на их микробиомы кишечника повлиял наш современный мир, будь то диета, химические вещества, антибиотики или множество других вещей. Поэтому понимание того, как выглядел микробиом кишечника до начала индустриализации, помогает нам понять, что изменилось в сегодняшнем кишечнике ".

Dr. Мерадет Сноу, научный сотрудник Университета Монтаны

Это новое исследование было опубликовано 12 мая в престижном журнале Nature . Статья называется «Реконструкция древних микробных геномов из кишечника человека». Сноу и аспирант UM Тре Блом входят в число 28 авторов пьесы, которые являются выходцами из учебных заведений по всему миру.

Сноу сказал, что фекалии, которые они изучили, поступили из сухих пещер в Юте и северной Мексике. Так как же выглядят человеческие экскременты тысячелетней давности?

«Пещеры, из которых произошли эти палеофекалии, известны своей удивительной сохранностью», – сказала она. «Вещи, которые обычно со временем разлагаются, выглядят почти новыми. Так что палеофекалии выглядели, ну, ну, очень высушенные фекалии»

Сноу и Блом поработали с драгоценными образцами, устроившись в лаборатории с чистым помещением в UM, чтобы избежать заражения из окружающей среды или любых других микроорганизмов – непростая задача, когда крошечные существа буквально повсюду. . Они осторожно собирали небольшую часть, которая позволяла им отделить ДНК от остального материала. Затем Блом использовал секвенированную ДНК, чтобы подтвердить, что палеофекалии произошли от древних людей.

Старшим автором статьи Nature является Александр Костич из Диабетического центра Джослина. В предыдущих исследованиях детей, живущих в Финляндии и России, он и его партнеры показали, что у детей, живущих в промышленно развитых регионах, у которых гораздо больше шансов заболеть диабетом 1 типа, чем у детей из непромышленных регионов, микробиомы кишечника сильно различаются.

«Мы смогли идентифицировать определенные микробы и микробные продукты, которые, по нашему мнению, препятствовали правильному иммунному воспитанию в раннем возрасте», – сказал Костич. «В дальнейшем это приводит к увеличению числа случаев не только диабета 1 типа, но и других аутоиммунных и аллергических заболеваний»

Костич хотел найти здоровый человеческий микробиом без последствий современной индустриализации, но он убедился, что этого не может произойти ни с одним современным живым человеком, указав, что даже племена в отдаленной Амазонии заражаются COVID-19.

Именно тогда исследователи обратились к образцам, собранным в засушливых районах на юго-западе Северной Америки. ДНК восьми хорошо сохранившихся образцов древнего кишечника сравнивали с ДНК 789 современных образцов. Половина современных образцов была получена от людей, придерживающихся диет, большая часть которых поступает из продуктовых магазинов, а оставшаяся часть – от людей, потребляющих непромышленные продукты, выращенные в основном в их собственных общинах.

Различия между популяциями микробиома были разительны. Например, бактерия, известная как Treponema succinifaciens, не входила в состав микробиома одной «промышленно развитой» популяции, которую проанализировала команда, но она была в каждом из восьми древних микробиомов. Но исследователи обнаружили, что древние микробиомы действительно более точно соответствовали микробиомам современного непромышленного населения.

Ученые обнаружили, что почти 40% древних видов микробов никогда раньше не встречались. Костич размышлял о причинах высокой генетической изменчивости:

«В древних культурах пища, которую вы едите, очень разнообразна и может поддерживать более эклектичный сбор микробов», – сказал Костич. «Но по мере продвижения к индустриализации и большей диеты в продуктовом магазине вы теряете много питательных веществ, которые помогают поддерживать более разнообразный микробиом».

Более того, древние микробные популяции включали меньше генов, связанных с устойчивостью к антибиотикам. В древних образцах также было меньше генов, которые производят белки, которые разрушают слизистый слой кишечника, что затем может вызывать воспаление, связанное с различными заболеваниями.

Сноу и несколько соавторов и менеджеров музейных коллекций также руководили проектом по обеспечению учета взглядов коренных народов в исследованиях.

«Это была действительно важная часть работы, которая должна была сопровождать такого рода исследования», – сказала она. «Первоначально мы разослали несколько писем и электронных писем и позвонили специалистам по сохранению исторического наследия всех признанных племен Юго-Западного региона. Затем мы встретились со всеми, кто был заинтересован, провели короткие презентации и ответили на вопросы, а также связались с заинтересованными сторонами.

«Полученные нами отзывы были примечательны тем, что нам нужно было помнить, что эти палеофекалии должны связывать своих предков, и мы должны были – и, надеюсь, относились к ним – как можно более уважительно», – сказала она.

«Существует долгая история неправомерного использования генетических данных коренных народов, и мы старались помнить об этом, встречаясь и разговаривая с как можно большим количеством людей, чтобы получить их идеи и взгляды. Мы надеемся, что это установит прецедент для нас как ученых и других лиц, работающих с генетическим материалом из прошлых и настоящих общин коренных народов »

Сноу сказал, что в целом исследование выявило некоторые интересные вещи.

«Самым большим открытием является то, что микробиом кишечника в прошлом был гораздо более разнообразным, чем сегодня – и эта потеря разнообразия – это то, что мы наблюдаем у людей во всем мире», – сказала она. «Очень важно, чтобы мы больше узнали об этих маленьких микроорганизмах и о том, что они делают для нас в наших симбиотических отношениях.

«В конце концов, это может сделать всех нас более здоровыми».