Бактерии, открити върху зъбите на неандерталците, могат да бъдат използвани за нови антибиотици

С транни бактерии, уловени в зъбите на неандерталците, има възможност да помогнат на изследователите да разработят нови антибиотици, според проучване, което използвало зъбна плака от древни и съвременни хора, за да изследва еволюцията на микробите в устата.

Всеки човек има свой собствен орален микробиом - набор от стотици видове микроскопични организми, които колонизират устата ни. Със стотици различни видове микроорганизми във всеки един момент оралният микробиом е голям и разнообразен и варира в зависимост от средата, в която човек живее.

За да изследва древния човешки орален микробиом, Кристина Уоринер, биомолекулен археолог от лирвардския университет, изобретява нови техники за анализиране на праисторическа човешка зъбна плака, която се е втвърдила в зъбен камък. „Зъбният камък е единствената част от тялото ви, която рутинно се вкаменява, докато сте още живи“, казва Уоринер пред Live Science. Освен това има най-високата концентрация на древна ДНК от всяка част от древен скелет.

'Lost' bacteria found on Neanderthal teeth could be used to develop new antibiotics https://t.co/At17UIO2DN

— Live Science (@LiveScience) May 11, 2023

Само с няколко милиграма зъбен камък Уоринер може да изолира милиарди къси ДНК фрагменти от стотици видове, всички смесени заедно, след което да събере тези фрагменти отново заедно, за да идентифицира известни видове. А изучаването на древни останки поставя допълнително препятствие: ДНК, открито в зъбния камък на минали хора, може да е от микроби, които са изчезнали.

В новото си проучване Уоринер и нейните колеги са анализирали зъбен камък от 12 неандерталци, един от нашите най-близки изчезнали човешки роднини, 34 археологически човека и 18 съвременни човека, живели отпреди 100 000 години до днес в Европа и Африка. Те са секвенирали над 10 милиарда ДНК фрагменти и са ги сглобили отново в 459 бактериални генома, около 75% от които картографирани към известни бактерии в устата.

Преди 54 000 години Хомо сапиенс в Европа е бил въоръжен с лъкове и стрели

След това изследователите се фокусирали върху два вида от род бактерии, наречени Chlorobium, открити в седем индивида от ерата на горния плейстоцен (преди 126 000 до 11 700 години). Неизвестният вид не съвпада точно с нито един известен вид, но е близо до C. limicola, която се среща във водни източници, свързани с пещерни среди. 

Вероятно "хората, които са живели в тези среди, свързани с пещери, са го получили в питейната вода", каза Уоринер. 

Тези видове Chlorobium почти изцяло липсват в зъбния камък при хора, живели през последните 10 000 години. Между горния плейстоцен и холоцена (преди 11 700 години до днес), за период от около 100 000 години, хората са живели в пещери, опитомявайки животни и са изобретили пластмаси от 21-ви век - всички те имат свои собствени отделни бактериални колонии. Промените в честотата на Chlorobium изглежда са успоредни на промените в начина на живот на нашите предци.

Започваме 2023 г. с "посещение" на комета от епохата на неандерталците

В днешно време микробиомите в устата на хората са драстично различни. „С интензивното четкане на зъбите бактериите в устата вече се поддържат на ниски нива. Приемаме за даденост, че радикално сме променили видовете живот, с които взаимодействаме“, казва Уоринер.

Джон Хоукс, палеоантрополог от Университета на Уисконсин, който не е участвал в проучването, казва на Live Science в имейл, че „едно наистина готино нещо за микробите е, че някои от тях изобщо не са били познати за устата ни; идвали са от езерната вода. Това ни казва, че тези водни източници вероятно са били редовна част от техния начин на живот."

Какви са били ловците-събирачи, живели преди 19 000 години

Екипът също анализира така наречените биосинтетични генни клъстери или генни клъстери, необходими за създаването на специфично съединение, за да определи какви ензими произвеждат видовете Chlorobium. Чрез изолиране и разбиране на такива биосинтетични генни клъстери учените биха могли да разработят нови лекарства.

Когато се вмъкнат в живи бактерии, биосинтетичните генни клъстери Chlorobium произвеждат два нови ензима, които може да са играели роля във фотосинтезата. Новите техники могат един ден да доведат до нови антибиотици, каза Уоринер.

„Бактериите са източникът на практически всички наши антибиотици – ние наистина не сме открили никакви нови основни класове антибиотици през последните няколко години и ни свършват. Тези методи ни дават възможност да търсим потенциални биосинтетичните генни клъстери, произвеждащи антибиотици в миналото“, казва Уоринер.