Згідно з дослідженням, опублікованим в журналі Science, дивні бактерії, що потрапили в зуби неандертальців, одного разу можуть допомогти дослідникам розробити нові антибіотики, який використовував зубний наліт стародавніх і сучасних людей для дослідження еволюції мікробів ротової порожнини.
Кожна людина має власний мікробіом порожнини рота — набір із сотень видів мікроскопічних організмів, які колонізують наш рот. Із сотнями різних видів мікроорганізмів у будь-який момент часу мікробіом порожнини рота великий і різноманітний, і він змінюється залежно від середовища проживання людини.
Щоб дослідити давній мікробіом порожнини рота людини, Крістіна Уоріннер, біомолекулярний археолог із Гарвардського університету, винайшов нові методи аналізу зубного нальоту доісторичної людини, який затвердів у зубний камінь, також званий зубним каменем. «Зубний камінь — це єдина частина вашого тіла, яка регулярно м’яніє, поки ви ще живі», — сказав Варіннер. Він також має найвищу концентрацію стародавньої ДНК серед усіх частин стародавнього скелета.
За допомогою лише кількох міліграмів зубного каменю Warinner може виділити мільярди коротких фрагментів ДНК із сотень видів, зібраних разом, а потім зібрати ці фрагменти разом, щоб ідентифікувати відомі види. А вивчення стародавніх останків створює додаткову перешкоду: ДНК, знайдена в зубному камені колишніх людей, може походити від мікробів, які вимерли.
У своєму новому дослідженні Уоріннер та її колеги проаналізували зубний камінь 12 неандертальців, одного з наших найближчих вимерлих родичів людини; 34 археологічних людей і 18 сучасних людей, які жили від 100 000 років тому до сьогодення в Європі та Африці. Вони секвенували понад 10 мільярдів фрагментів ДНК і повторно зібрали їх у 459 бактеріальних геномів, близько 75% з яких зіставлено з відомими бактеріями ротової порожнини.
Потім дослідники зосередилися на двох видах із роду бактерій під назвою Chlorobium, знайдених у семи особинах епохи верхнього плейстоцену (126 000–11 700 років тому). Невідомі види не збігаються точно з жодним відомим видом, але близькі до C. limicola, який зустрічається у джерелах води, пов’язаних із середовищем печер.
Цілком ймовірно, що «ці люди, які жили в печерних середовищах, отримали це з питною водою», – сказав Уоріннер.
Ці види Chlorobium майже повністю були відсутні в зубному камені у людей, які жили протягом останніх 10 000 років. Між верхнім плейстоценом і голоценом (11 700 років тому до теперішнього часу), протягом приблизно 100 000 років, люди жили в печерах, одомашнювали тварин і винаходили пластик 21-го століття — усі вони мають свої власні бактеріальні колонії. Зміни в частоті Chlorobium, здається, схожі на зміни способу життя наших предків.
Сьогодні мікробіоми в роті людей кардинально відрізняються. «Завдяки інтенсивному чищенню зубів бактерії ротової порожнини тепер зберігаються на низькому рівні», — сказав Уоріннер. «Ми сприймаємо як належне те, що ми радикально змінили тип життя, з яким взаємодіємо».
Джон Гокс, палеоантрополог з Університету Вісконсіна, який не брав участі в дослідженні, сказав Live Science в електронному листі, що «одна справді цікава річ про мікроби полягає в тому, що деякі з них взагалі не були відомі з наших вуст; вони походять зі ставка. Вода. Це говорить нам про те, що ці джерела води, ймовірно, були регулярною частиною їх способу життя».
Команда також проаналізувала так звані кластери біосинтетичних генів (BGC), або кластери генів, необхідні для створення конкретної сполуки, щоб визначити, які ферменти виробляють види Chlorobium. Виділивши та зрозумівши такі BGC, вчені могли б розробити нові ліки.
При введенні в живі бактерії BGC Chlorobium виробляли нові ферменти, які, можливо, відігравали роль у фотосинтезі. Нові методи одного разу можуть призвести до нових антибіотиків, сказав Варіннер.
«Бактерії є джерелом практично всіх наших антибіотиків — ми справді не виявили нових основних класів антибіотиків за останні пару років», — сказав Варіннер. «Ці методи дають нам можливість шукати потенційні BGC, що виробляють антибіотики в минулому».
