Анализ фекалий, которым более тысячи лет, показывает, как с течением времени эволюционировала наша кишечная флора – 12/05/2021 – Наука

Анализируя образцы стула, которым более тысячи лет, большая группа ученых (из США, Мексики, Канады, Италии, Дании и Германии) смогла реконструировать геном микроорганизмов прошлого, обитавших в человеческом теле. разнообразие и показать, как наша кишечная флора эволюционировала с течением времени.

Результат, опубликованный в среду (12) в журнале Nature, показывает, что кишечная флора (или также микробиота, как ее чаще называют сегодня ученые), зафиксированная в палеофезах, ближе к флоре непопуляций. Одним из микробов, «потерянных» индустриализацией, является Treponema succinifaciens.

В старых фекалиях все еще есть большое количество ферментов, способных переваривать хитин, тип углеводов, используемых насекомыми для построения своего экзоскелета, а также присутствующий в грибах и других грибах. Это открытие указывает на то, как люди питались в прошлом.

В другом анализе сравнивали ферменты, вырабатываемые микробами и активируемые углеводами. В прошлом и среди непромышленных групп населения было легче найти ферменты, способные переваривать крахмал, возможно, из-за более высокого потребления сложных углеводов (например, цельного зерна и некоторых клубней).

То же самое относится и к генам устойчивости к антибиотикам у микробов – в промышленно развитых популяциях они гораздо более распространены, что указывает на злоупотребление этими препаратами как у людей, так и при производстве мяса.

Одна из самых больших проблем заключалась в восстановлении генетической информации этих микробов. Неповрежденный бактериальный геном может иметь сотни тысяч пар оснований или генетических «букв» (для сравнения, у людей 3 миллиарда пар). В образце генетический материал был настолько поврежден, что в среднем фрагменты ДНК имели длину 174 пары оснований.

Еще одна проблема заключалась в том, чтобы убедиться, что ДНК из старых образцов не была загрязнена новой ДНК, что могло бы омрачить выводы.

Всего было использовано восемь образцов фекалий возрастом от 1000 до 2000 лет, найденных в пещерах на юго-западе США и Мексики.

В конце концов, ученым удалось реконструировать 498 геномов микробов, из которых 181 происходят из кишечника, и среди них 61 (39%) представляют собой еще неизвестные виды. Следующим шагом было сравнение этих результатов с микробиотой «индустриальных» популяций и тех, кто сегодня живет изолированно, «непромышленно», таких как определенные племена в Амазонии или на островах Фиджи.

«Важная концепция, которая вытекает из нашей работы, заключается в том, что если теория исчезновения микробиома человека верна, то для уменьшения бремени хронических заболеваний недостаточно хорошо питаться и заниматься спортом – мы должны как бы засеять микробиом. . «современный человек снова с видами, которые мы потеряли», – сказал Фолье ведущий автор исследования и профессор микробиологии Гарвардского университета Александр Костич.

Фармацевтическая и биотехнологическая промышленность уже проявляет большой интерес к производству новых методов лечения, основанных на этих знаниях. Например, инфекцию, устойчивую к бактериям Clostridium difficile, можно лечить с помощью трансплантации кала с высокой вероятностью успеха. Существуют исследования методов лечения воспалительных заболеваний кишечника, а также комбинированной терапии в онкологии.

Но эта идея перевода микробиома в «исходное» состояние, которую отстаивают многие ученые, может быть несколько бесславной задачей, по словам Эммануэля Диас-Нето, исследователя онкологического центра ACCamargo и изучающего человеческий организм. микробиом, не участвовавший в исследовании.

Одна из самых больших трудностей – получить точное представление о том, что полезно для здоровья. «У нас до сих пор нет сведений о том, какой была бы здоровая микробиота для бразильца. «Невозможно пройти тест и сказать, что количество определенных бактерий низкое», – говорит он.

В любом случае, уже можно что-то сделать для здоровья вашей микробиоты: диета – один из факторов, которые больше всего влияют на этот состав.

Потребление клетчатки, сложных углеводов (таких как овес, ямс и цельнозерновой хлеб) и свежих фруктов улучшает здоровье желудочно-кишечного тракта и снижает риск рака толстой кишки; чрезмерное потребление мяса, в свою очередь, ведет нас в обратном направлении.

Но есть и другие факторы, которые труднее контролировать, например, уровень воздействия загрязнения и потребление микропластика даже в воде. Таким образом, изменение состава микробиоты никогда не будет абсолютным.

Поскольку многие из этих факторов вредны для микроорганизмов, другие, как правило, быстро занимают эти ниши. Примером, цитирует Диас-Нето, являются микробы, которые выживают после употребления алкоголя и табака и в конечном итоге колонизируют рот человека. Эти же организмы производят канцерогенные вещества, такие как ацетальдегид, и поэтому вредны для здоровья.

«Потенциально работая с этим старым типом микробиома, вы можете увидеть хорошие результаты. Возможно, если бы их можно было вернуть на какой-то уровень, мы могли бы начать видеть уменьшение этой эпидемии хронических заболеваний, которые стали настолько проблематичными и продолжают расти во всем мире, особенно если вы посмотрите на ожирение, диабет 2 типа и аллергические заболевания в маленькие дети », – говорит Костич.

«Меня особенно интересует развитие этих идей на моделях животных, таких как мыши с диабетом типа 1 или 2. Первый шаг – перенести« западный »микробиом на этих животных, а затем попытаться трансплантировать« традиционный »микробиом в и наблюдать за течением болезни, а также при появлении каких-либо неожиданных последствий и других важных аспектов безопасности. “

Back to top button