Бактерии на зубах неандертальцев помогут создать новые антибиотики

У каждого из нас во рту имеется уникальный микробиом, то есть собственный набор огромного количества бактерий. В отличие от микрофлоры кишечника, он сохраняется на зубах в течение тысяч после смерти человека. Это позволило ученым Гарвардского университета исследовать микробиом людей, которые жили десятки и даже сто тысяч лет назад. Причем они взяли на анализ зубной камень не только современных людей, но и неандертальцев, наших ближайших родственников, которые вымерли почти 41 тысячу лет назад. Неожиданно для себя ученые обнаружили вымершие виды бактерий. В ходе исследования им удалось не только секвенировать ДНК неизвестных ранее микроорганизмов, но и воссоздать ферменты, которые они когда-то воспроизводили. Эта технология, возможно, поможет создать новые виды антибиотиков.

Бактерии на зубах неандертальцев помогут создать новые антибиотики. На зубах неандертальцев ученые обнаружили вымершие, неизвестные науке бактерии. Фото.

На зубах неандертальцев ученые обнаружили вымершие, неизвестные науке бактерии

Содержание

Как ученые извлекают ДНК возрастом более 100 тысяч лет

Зубной камень является единственным местом в нашем организме, который окаменевает еще при нашей жизни. Он содержит не только наше ДНК, но и генетический материал всего микробиома, который живет у нас во рту, а также ДНК бактерий, которые не относятся к нашей микрофлоре, но могли попадать в полость рта в течение жизни.

Правда, ДНК не хранится тысячи лет, особенно, если речь идет не об останках, обнаруженных во льдах или вечной мерзлоте. Однако генетический материал даже спустя 100 тысяч лет не разрушается полностью, а лишь распадается на фрагменты. Поэтому ученые могут соединить отдельные фрагменты, и таким образом восстановить геном и идентифицировать известные виды бактерий или обнаружить те, которые науке неизвестны.

Какие бактерии имели во рту вымершие люди

В своем исследовании команда Гарвардского университета проанализировала ДНК в зубном камне 18 современных людей, живших в период от 100 тысяч лет и до наших дней на территории Европы и Африки, а также ДНК бактерий на зубах 12 неандертальцев. В общей сложности было секвенировали более 10 миллиардов фрагментов ДНК. Из этих фрагментов удалось собрать 459 полных бактериальных генома. Из них удалось идентифицировать 75% бактерий, известных науке, которые живут в полости рта. Многие из этих микробов были общими и для неандертальцев и современных людей, что неудивительно. Как мы ранее рассказывали, они скрещивались с современными людьми и строили с ними семьи.

Какие бактерии имели во рту вымершие люди. Зубной камень содержит ДНК бактерий, живших во рту неандертальца 100 тысяч лет назад. Фото.

Зубной камень содержит ДНК бактерий, живших во рту неандертальца 100 тысяч лет назад

Внимание ученых привлекли два вида бактерий, которые относятся к виду Chlorobium. Они были обнаружены у семи особей неандертальцев, живших в период верхнего плейстоцены, длившегося от 126000 до 11700 лет. Геном этих бактерий не соответствовал ни одному из известных микроорганизмов, но по геному они были близки к известным серным бактериям Chlorobium limicola. Эти микробы встречаются в пещерных водных источниках, где содержится малое количество кислорода. То есть к микробиому человека они не имеют никакого отношения. Поэтому до конца не ясно как они оказались во рту людей и почему вымерли.

Как бактерии неандертальцев могут помочь создать новые антибиотики

Ученые дали вымершим бактериям название палеофураны. Чтобы подробнее выяснить что это были за бактерии, команда стала детально их исследовать. В частности, ученые проанализировала кластеры биосинтетических генов (BGC), которые отвечают за создание определенных соединений. Таким образом ученые хотели понять, какие ферменты производят вымершие виды Chlorobium.

Более того, используя современные технологии генной инженерии, ученым удалось перенести BGC вымерших бактерий в живые микроорганизмы. В результате бакетрии начали синтезировать два фермента. Предположительно, эти ферменты играли определенную роль в фотосинтезе.

Как бактерии неандертальцев могут помочь создать новые антибиотики. Два вида бактерий на зубах неандертальцев оказались вымершими. Фото.

Два вида бактерий на зубах неандертальцев оказались вымершими

Как известно, большинство существующих антибиотиков синтезируются различными микроорганизмами. Новая технология, подразумевающая пересадку BGC, которая была протестирована на микроорганизмах изо рта неандертальцев, вполне возможно, позволит создать бактерии, синтезирующую еще неизвестные нам антибиотики. Такие BGC ученые будут искать в ДНК древних бактерий.

Микрофлора древних и современных людей сильно отличается

Как сообщают исследователи, бактерии Chlorobium совершенно отсутствовали в микробиоме людей, которые жили последние 10 тысяч лет. Причем в какой-то момент количество этих бактерий начало сокращаться во рту древних людей. Ученые предполагают, что эти микроорганизмы оказались на зубном камне из питьевой пещерной воды. Видимо, эти источники были неотъемлемой частью жизни древних людей. Но по мере выхода из пещер, количество этих бактерий в микробиоме уменьшалось.

В настоящее же время микробиом людей совершенно отличается от того, что был раньше. Благодаря чистке зубов, количество бактерий во рту сильно сократилось. Кроме того, радикально изменились виды бактерий. Напоследок напомним, недавно ученые смогли извлечь ДНК женщины, жившей 20000 лет назад, из кулона, который она носила на теле. Использованная ими технология позволяет добавлять древние ДНК из пористых материалов.