Палеофекалии рассказали о кишечных бактериях древних жителей Северной Америки

Международной коллектив ученых опубликовал в журнале Nature исследование, где были проанализированы образцы древней ДНК из копролитов, найденных в штате Юта и в Мексике. По мнению авторов исследования, эти данные дают ученым возможность впервые изучить сообщества древних кишечных бактерий человека.

Ведущий автор работы, микробиолог Гарвардской медицинской школы Александр Костич (Aleksandar Kostic) говорит, что за последнее тысячелетие бактериальное население человеческих кишечников пережило «массовое вымирание», потеряв десятки видов, и стало значительно менее разнообразным. В предыдущих исследованиях кишечный микробиом современных людей за неимением древних образцов сравнивали с микробиомами современных охотников и собирателей. Их микробное разнообразие намного превосходит видовой состав кишечных бактерий в индустриальных обществах, и исследователи связывают низкое разнообразие современных микробиомов с распространением «болезней цивилизации», включая диабет, ожирение и аллергии. Но было неясно, насколько микробиомы современных людей из архаических обществ близки к микробиомам древних людей. «Мы хотели иметь возможность вернуться в прошлое и увидеть, когда произошли эти изменения [в современном микробиоме кишечника] и что их вызвало, — говорит один из авторов работы, генетик из Гарвардского университета Кристина Уоринер. — Современная пища? Ее переработка? Антибиотики? Санитария?».

Авторы работы изучили восемь древних копролитов, сохранившихся благодаря сухости и стабильным температурам в трех каменных убежищах в Мексике и на юго-западе США. Некоторые из них были обнаружены археологами более века назад и хранились в музеях. Радиоуглеродное датирование показало, что образцы относятся к периоду от начала нашей эры до примерно 1000 года.

Предшествующие попытки выделить древнюю ДНК из человеческих копролитов оказались неудачными из-за невозможности отделить ДНК древних кишечных бактерий от ДНК бактерий, проникших в копролит из почвы. Теперь при анализе ученые учитывали степень повреждения ДНК и близость выделяемых геномов геномам кишечных бактерий животных. Таким образом удалось выделить 181 древний бактериальный геном, вероятно, принадлежавший бактериям, которые жили в кишечнике человека. Многие геномы напоминали те, которые сегодня обнаруживаются в архаических культурах, включая виды, связанные с рационом с высоким содержанием клетчатки. Кусочки пищи в образцах подтвердили, что в рацион древних людей входили кукуруза и бобы, типичные для первых земледельцев Северной Америки. Образцы с одного археологического памятника в Юте предлагают более эклектичную диету, включавшую в себя опунцию, растение оризопсис (Oryzopsis) и прямокрылых насекомых.

Древние микробиомы имели ряд отличий от современных, например, в них отсутствовали маркеры устойчивости к антибиотикам. И они были заметно более разнообразными, включая десятки неизвестных видов. «Только в этих восьми образцах из относительно ограниченной географии и временного периода мы обнаружили 38 % новых видов», — говорит Александр Костич. Например, в древности среди кишечных бактерий были широко распространены представители рода трепонема (Treponema), а сейчас они полностью отсутствуют в промышленных обществах и очень редко встречаются в архаичных.