Πώς βακτήρια στα δόντια των Νεάντερνταλ θα συμβάλλουν στην ανάπτυξη νέων αντιβιοτικών

Ειδικότερα, στη μελέτη αυτή που δημοσιεύτηκε στις 4 Μαΐου στο περιοδικό Science σημειώνεται πως κάθε άτομο έχει το δικό του στοματικό μικροβίωμα – ένα σύνολο εκατοντάδων ειδών μικροσκοπικών οργανισμών που «αποικίζουν» τη στοματική κοιλότητα.

Το μικροβίωμα του στόματος είναι μεγάλο και ποικίλο και ποικίλλει ανάλογα με το περιβάλλον διαβίωσης του ανθρώπου, καθώς περιλαμβάνει εκατοντάδες διαφορετικά είδη μικροοργανισμών, αναφέρει το livescience.com.

Η διερεύνηση του αρχαίου ανθρώπινου στοματικού μικροβιώματος, η Κριστίνα Γουάρινερ, ερευνήτρια βιομοριακής αρχαιολογίας στο Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ στις Ηνωμένες Πολιτείες, χρειάστηκε να επινοήσει νέες τεχνικές για την ανάλυση της οδοντικής πλάκας των προϊστορικών ανθρώπων, η οποία εξελίχθηκε σε πέτρα.

«Η οδοντική πέτρα είναι το μόνο μέρος του σώματός μας που απολιθώνεται κανονικά όσο είμαστε ακόμα ζωντανοί», είπε η συντονίστρια της μελέτης.

Το ταρτάρ έχει επίσης την υψηλότερη συγκέντρωση αρχαίου DNA από οποιοδήποτε θραύσμα προϊστορικού σκελετού. Με λίγα μόνο χιλιοστόγραμμα οδοντικής πέτρας, η Κριστίνα Γουάρινερ, μπόρεσε να απομονώσει δισεκατομμύρια μικρούς κλώνους DNA από εκατοντάδες μικτά είδη και στη συνέχεια ανασυνδύασε αυτούς τους κλώνους για να αναγνωρίσει τα γνωστά είδη.

Ωστόσο, η μελέτη των προϊστορικών απολιθωμάτων περιλαμβάνει μια πρόσθετη δυσκολία: το DNA που βρέθηκε στην οδοντική πέτρα των προϊστορικών ανθρώπων θα μπορούσε να προέρχεται από μικρόβια που έκτοτε έχουν εξαφανιστεί από τη Γη.

Στη νέα τους μελέτη, η Κριστίνα Γουάρινερ και οι συνεργάτες της ανέλυσαν την οδοντική πέτρα από 12 Νεάντερνταλ – ο άνθρωπος του Νεάντερνταλ είναι ένα από τα πιο κοντινά εξαφανισμένα «ξαδέρφια» του σύγχρονου ανθρώπου από 34 ανθρώπινα αρχαιολογικά κατάλοιπα και από 18 σύγχρονους ανθρώπους που έζησαν 100.000 χρόνια πριν και μέχρι σήμερα στην Ευρώπη και την Αφρική. Οι ερευνητές ανέλυσαν την αλληλουχία περισσότερων από 10 δισεκατομμυρίων θραυσμάτων DNA και τα επανασυναρμολόγησαν σε 459 βακτηριακά γονιδιώματα, τα οποία αντιπροσωπεύουν περίπου το 75% όλων των γνωστών στοματικών βακτηρίων.

Στη συνέχεια, εστίασαν σε δύο είδη του βακτηριακού γένους Chlorobium, που βρέθηκαν σε επτά άτομα που έζησαν στο Ύστερο Πλειστόκαινο (126.000 χρόνια έως 11.700 χρόνια πριν). Αυτά τα βακτήρια δεν αντιστοιχούν σε κανένα γνωστό είδος, αλλά σχετίζονται στενά με το C. limicola, ένα βακτήριο που έχει βρεθεί σε πηγές νερού που σχετίζονται με τη ζωή των σπηλαίων. Είναι πιθανό ότι «όσοι άνθρωποι ζούσαν σε περιβάλλοντα που συνδέονται με σπηλιές τα απέκτησαν ενώ έπιναν νερό», είπε η Κριστίνα Γουάρινερ. Τα δύο είδη του γένους Chlorobium απουσιάζουν σχεδόν εξ ολοκλήρου από την πέτρα των ανθρώπων που ζουν τα τελευταία 10.000 χρόνια.

Μεταξύ του Ύστερου Πλειστόκαινου και του Ολόκαινου (πριν από 11.700 χρόνια έως σήμερα), για σχεδόν 100.000 χρόνια, οι άνθρωποι ζούσαν σε σπηλιές, εξημέρωναν ζώα και εφηύραν τα υλικά πίσω από τα πλαστικά του 21ου αιώνα – και όλα είχαν τις δικές τους και ξεχωριστές βακτηριακές αποικίες. Οι αλλαγές σχετικά με τη συχνότητα εμφάνισης του μικροβιακού γένους Chlorobium συνέβησαν παράλληλα με τις αλλαγές στον τρόπο ζωής των προγόνων μας.

Στις μέρες μας, τα μικροβιώματα στις στοματικές κοιλότητες των ανθρώπων είναι δραστικά διαφορετικά. «Μέσω του εντατικού βουρτσίσματος των δοντιών, τα στοματικά βακτήρια διατηρούνται πλέον σε χαμηλά επίπεδα. Θεωρούμε δεδομένο ότι έχουμε αλλάξει ριζικά τους τύπους ζωής με τους οποίους αλληλεπιδρούμε», δήλωσε η Christina Warinner.

Ο Τζον Χοκς, ένας παλαιοανθρωπολόγος στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν που δεν συμμετείχε στη μελέτη, είπε στο Live Science σε ένα email ότι «ένα ενδιαφέρον πράγμα σχετικά με τα μικρόβια είναι ότι ορισμένα από αυτά δεν ήταν γνωστό ότι σχετίζονται καθόλου με το στόμα μας προέρχονται από το νερό των λιμνών και των λιμνών. Μας λένε ότι αυτές οι πηγές νερού ήταν πιθανώς τακτικά στοιχεία του τρόπου ζωής τους».

Οι συγγραφείς της μελέτης ανέλυσαν επίσης τις συστάδες βιοσυνθετικών γονιδίων (BGCs), εκείνες τις συστάδες γονιδίων που απαιτούνται για τη δημιουργία μιας συγκεκριμένης ένωσης, με στόχο τον εντοπισμό των τύπων ενζύμων που παρήγαγε το είδος Chlorobium. Με την απομόνωση και την κατανόηση τέτοιων BGC, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να αναπτύξουν νέα φάρμακα. Όταν εισήχθησαν σε ζωντανά βακτήρια, τα BGC του χλωροβίου παρήγαγαν δύο νέα ένζυμα που μπορεί να έπαιξαν ρόλο στη φωτοσύνθεση.

Οι νέες τεχνικές που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη μελέτη θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων αντιβιοτικών στο μέλλον, δήλωσε η Christina Warinner.

«Τα βακτήρια είναι η πηγή σχεδόν όλων των αντιβιοτικών μας – δεν έχουμε ανακαλύψει καμία σημαντική νέα κατηγορία αντιβιοτικών τα τελευταία χρόνια και είμαστε στα πρόθυρα να ξεμείνουμε από αποτελεσματικά αντιβιοτικά μακροπρόθεσμα. Αυτές οι μέθοδοι μας δίνουν ευκαιρία να αναζητήσουμε πιθανούς παραγωγούς αντιβιοτικών BGC στο παρελθόν», πρόσθεσε η συντονίστρια της μελέτης.