Techniky genetického sekvenovania odhalili najstaršiu mikrobiálnu DNA hostiteľa, aká bola kedy zaznamenaná, konkrétne vo vzorkách zubov a kostí vlnitých a stepných mamutov.
Analýza kostí a zubov dávnych mamutov (Mammuthus) identifikovala niektoré mikroorganizmy, ktoré žili v ústach a telách zvierat pred viac ako miliónom rokov. Ilustračná fotografia: iStockphoto.com
Analýza kostí a zubov dávnych mamutov (Mammuthus) identifikovala niektoré mikroorganizmy, ktoré žili v ústach a telách zvierat pred viac ako miliónom rokov.
Štúdia, uverejnená 2. septembra v časopise Cell, opisuje najstaršiu mikrobiálnu DNA, aká bola kedy sekvenovaná, a odhaľuje, že niektoré druhy patogénnych baktérií, ktoré sa spájajú s úmrtím afrických slonov (Loxodonta africana), kedysi infikovali ústa aj mamutov.
Podľa spoluautora štúdie Benjamina Guineta, paleomikrobiológa z Centra pre paleogenetiku v Štokholme vo Švédsku, zistenia ponúkajú dobrú príležitosť získať globálny obraz o tom, ktoré baktérie alebo vírusy by sme mohli v prípade tohto vyhynutého druhu nájsť. Ďalší výskum by mohol priniesť poznatky o tom, ako mohli mikróby pomôcť dávnym živočíchom prispôsobiť sa rôznym prostrediam a či sa mohli podieľať na vyhynutí týchto druhov.
Patogénne mikróby spôsobili sepsu
Predchádzajúci výskum starovekých pozostatkov sa zameriaval najmä na DNA ľudí a mikroorganizmov spojených s človekom a len málo štúdií sa zaoberalo interakciami medzi mikróbmi a hostiteľmi prehistorických zvierat.
S cieľom preskúmať vzťah medzi mamutmi a mikroorganizmami vedci analyzovali starovekú mikrobiálnu DNA zo vzoriek zubov, lebiek a kože 483 mamutov. Vzorky zahŕňajú rôzne geografické lokality od Severnej Ameriky a Británie až po Sibír a pochádzajú z obdobia raného pleistocénu, teda obdobia približne pred miliónom rokov, až po vyhynutie posledných mamutov na Wrangelovom ostrove (vzdialený ostrov pri pobreží Sibíri) pred štyritisíc rokmi.
Výskumníci identifikovali 310 mikrobiálnych druhov, ktoré boli spojené s tkanivami mamutov. Mnohé z nich boli environmentálne mikroorganizmy, ktoré mohli kolonizovať tkanivá po smrti, takže tím najprv odfiltroval sekvencie DNA týchto postmortálnych baktérií. To im umožnilo zamerať sa na baktérie žijúce vnútri mamutov, keď boli nažive.
Pomocou metagenomického skríningu – techniky sekvenovania genetického materiálu vo vzorkách, ktoré obsahujú genómy zo zmesi organizmov – vedci analyzovali DNA prítomnú vo vzorkách mamutov. Potom použili fylogenetickú inferenciu na identifikáciu bakteriálnych rodov porovnaním sekvencií starovekých mikróbov so sekvenciami moderných baktérií.
Staroveké mamutie zuby obsahovali DNA 310 rôznych druhov baktérií. Zdroj: Nature/Love Dalén
Analýzou sa zistilo šesť skupín mikróbov spojených s hostiteľmi, z ktorých niektoré mohli mamutom spôsobovať choroby. Patril medzi ne kmeň podobný Actinobacillus, ktorý bol predtým izolovaný z výkalov ošípaných a o ktorom sa predpokladá, že je súčasťou ústneho mikrobiómu mamutov. Identifikovali tiež Pasteurellu, bakteriálny rod úzko súvisiaci s patogénom, ktorý bol v roku 2020 spätý s úhynom niekoľkých afrických slonov v Botswane a Zimbabwe. Patogén infikoval ústa slonov, potom sa dostal do krvného obehu a spôsobil smrteľnú sepsu.
Pomôže nám pochopiť staroveké mikrobiómy
Tím tiež zrekonštruoval genómy rodiny baktérií nazývaných Erysipelothrix zo vzoriek štyroch srstnatých mamutov a jedného stepného mamuta starého 1,1 milióna rokov, čo je zatiaľ najstaršia objavená mikrobiálna DNA spojená s hostiteľom. Na rozdiel od ostatných skupín baktérií, ktoré boli späté len s bunkami zubov, sa tento mikroorganizmus v prípade vzoriek vlnitých mamutov nachádzal v kostnom tkanive.
Presný vplyv uvedených bakteriálnych kolónií na zdravie mamutov je ťažké objasniť na základe tejto genetickej analýzy, ale vedci tvrdia, že ich štúdia poskytuje prvý pohľad na mikróby starovekých zvierat.
Eva-Maria Geiglová, paleogenetička z Inštitútu Jacqua Monoda v Paríži, spochybňuje biologickú relevantnosť analýzy vzoriek spred viac ako milióna rokov, pričom chýbajú vhodné referencie na porovnanie. „Práca poskytuje dobrý dôkaz koncepcie, dokonca aj niektoré veľmi staré baktérie možno geneticky získať,“ dodáva.
Tieto zistenia vytvárajú základ pre ďalší výskum zameraný na pochopenie starovekých mikrobiómov a ich vplyvu na zdravie a choroby.
Zdroj: Nature
(RR)
