Antibiotice din...bacterii. Oamenii de Neanderthal, ajutor nesperat pentru medicina modernă

Fiecare persoană deţine propriul microbiom oral - un set de sute de specii de organisme microscopice, care "colonizează" cavitatea bucală. Incluzând sute de specii diferite de microorganisme prezente în orice moment, microbiomul oral este mare şi divers şi variază în funcţie de mediul de viaţă al omului.

Pentru a investiga străvechiul microbiom oral uman, Christina Warinner, cercetătoare în arheologie biomoleculară la Universitatea Harvard din Statele Unite, a inventat tehnici noi cu scopul de a analiza placa dentară a oamenilor preistorici, care s-a întărit devenind calcul, numit şi tartru. "Calculul dentar este singura parte a organismului nostru care se fosilizează în mod obişnuit în timp ce suntem încă în viaţă", a declarat coordonatoarea studiului. De asemenea, tartrul deţine cea mai mare concentraţie de ADN străvechi dintre toate fragmentele unui schelet preistoric.

Dispunând de doar câteva miligrame de calcul dentar, Christina Warinner a putut să izoleze miliarde de catene scurte de ADN de la sute de specii amestecate, apoi a recombinat acele catene pentru a identifica speciile cunoscute. Însă studierea fosilelor preistorice implică o dificultate suplimentară: ADN-ul descoperit în calculii dentari ai oamenilor preistorici ar putea proveni de la microbi care au dispărut între timp de pe Terra.

În noul lor studiu, Christina Warinner şi colegii ei au analizat calculi dentari de la 12 neanderthalieni - Omul de Neanderthal fiind unul dintre cei mai apropiaţi "verişori" dispăruţi ai omului modern; de la 34 de rămăşiţe arheologice umane; şi de la 18 de oameni moderni care au trăit de acum 100.000 de ani şi până în prezent în Europa şi Africa. Cercetătorii au secvenţiat peste 10 miliarde de fragmente de ADN şi le-au reasamblat în 459 de genomuri bacteriene, care reprezintă aproximativ 75% din totalul bacteriilor orale cunoscute.

Apoi, ei s-au concentrat pe două specii din genul bacterian Chlorobium, descoperite la şapte indivizi care au trăit în Pleistocenul Târziu (126.000 de ani - 11.700 de ani în urmă). Acele bacterii nu corespund niciunei specii cunoscute, dar sunt apropiate de C. limicola, o bacterie care a fost găsită în surse de apă asociate cu mediul de viaţă din peşteri.

Este posibil ca "acei oameni care trăiau în medii asociate cu peşterile să le fi dobândit în timp ce beau apă", a declarat Christina Warinner.

Cele două specii din genul Chlorobium au fost aproape în întregime absente din tartrul oamenilor care au trăit în ultimii 10.000 de ani. Între Pleistocenul Târziu şi Holocen (11.700 de ani în urmă şi până în prezent), timp de aproape 100.000 de ani, oamenii au trăit în peşteri, au domesticit animale şi au inventat materialele aflate la baza plasticului din secolul al XXI-lea - şi toţi aveau colonii bacteriene proprii şi distincte. Modificările ce privesc frecvenţa de apariţie a genului microbian Chlorobium s-au produs în paralel cu schimbările apărute în stilul de viaţă al strămoşilor noştri.

În zilele noastre, microbiomurile din cavităţile bucale ale oamenilor sunt drastic diferite. "Prin spălatul intensiv al dinţilor, bacteriile orale sunt ţinute acum la niveluri mici. Considerăm de la sine înţeles că am modificat radical tipurile de viaţă cu care interacţionăm", a declarat Christina Warinner.

John Hawks, paleoantropolog la Universitatea Wisconsin, care nu a participat la acest studiu, a declarat într-un e-mail pentru Live Science că "un aspect interesant despre microbi este acela că unii dintre ei nu erau deloc cunoscuţi ca fiind asociaţi cu gurile noastre; ei provin din apa bălţilor şi a lacurilor. Ei ne spun că acele surse de apă erau probabil elemente regulate din stilul lor de viaţă".

Autorii studiului au analizat şi clusterele de gene biosintetice (BGC), acele clustere de gene necesare pentru a crea un compus specific, cu scopul de a identifica tipurile de enzime pe care speciile din genul Chlorobium le-au produs. Prin izolarea şi înţelegerea unor astfel de BGC-uri, oamenii de ştiinţă ar putea dezvolta medicamente noi.

Atunci când au fost inserate în bacterii vii, BGC-urile Chlorobium au produs două noi enzime care ar fi putut juca un rol în fotosinteză. Noile tehnici folosite în cadrul acestui studiu ar putea să ducă în viitor la dezvoltarea de noi antibiotice, a precizat Christina Warinner.

"Bacteriile sunt, practic, sursa tuturor antibioticelor noastre - nu am mai descoperit nicio nouă clasă majoră de antibiotice în ultimii ani şi suntem pe punctul de a rămâne fără antibiotice eficiente pe termen lung. Aceste metode ne oferă şansa de a căuta potenţiale BGC-uri producătoare de antibiotice în trecut", a adăugat coordonatoarea studiului.