الانقراض الجماعي في الأمعاء البشرية الذي كشفته بقايا أحافير براز عمرها 2000 عام

حبوب لقاح الاسكواش في كوبروليت. (ويلبوو وآخرون ، الطبيعة ، 2021)

الميكروبات التي تعيش في أمعائنا أقل تنوعًا مما كانت عليه قبل 2000 عام.

هذه واحدة من النتائج الرئيسية من التحليل الجيني للبراز البشري المتحجر من الملاجئ الصخرية في جميع أنحاء أمريكا الشمالية والمكسيك. تكشف ثماني عينات يعود تاريخها إلى ما بين 1000 و 2000 عام عن ميكروبات جديدة تمامًا على العلم ، بالإضافة إلى عينات أخرى غائبة تمامًا عن ميكروبيوم الأمعاء اليوم.

على النقيض من ذلك ، يحتوي ميكروبيوم الأمعاء الحديث على عدد أكبر بكثير من الميكروبات المقاومة للمضادات الحيوية مقارنة بأسلافنا. يمكن أن تساعدنا هذه النتائج في فهم العلاقة - إن وُجدت - بين الميكروبيوم المتناقص والإصابة الحديثة الأعلى للأمراض المزمنة `` الصناعية '' مثل داء السكري والسمنة.

يعتبر الميكروبيوم البشري آلة رائعة ومعقدة ، وفي السنوات الأخيرة ، اكتشف العلماء أنه يلعب دورًا أكثر أهمية بكثير في الحفاظ على صحة أجسامنا مما كنا ندركه سابقًا. لكن فهمنا لكيفية تغير الميكروبيوم البشري بمرور الوقت محدود.

أدخل البراز المتحجر ، والمعروف علميًا باسم coprolites. على الرغم من أن هذه الحفريات قد تبدو غير سارة إلى حد ما ، إلا أنها يمكن أن تكون مصادر غنية للمعلومات حول كيفية عيش الحيوانات القديمة ، وتكشف عن معلومات معقدة حول النظام الغذائي والطفيليات والأمراض المعوية.

كما أنها تحتوي على بعض الميكروبات التي تبطن الأمعاء ، مما يسمح لأي شخص لديه الأدوات المناسبة بتجميع لقطة من الميكروبيوم. هذا ما فعله فريق دولي من علماء الأحياء الدقيقة بقيادة مركز جوسلين للسكري في الولايات المتحدة ، بأكبر قدر من التفصيل حتى الآن لأي ميكروبيوم أمعاء بشري قديم.

أخذ الباحثون coprolites محفوظًا تمامًا في ثلاثة ملاجئ صخرية - مأوى بوميرانج في ولاية يوتا ، وهو موقع غير معروف في مكان ما في الجنوب الغربي الأمريكي (تم جمع العينات منذ ما يقرب من 100 عام وتم تصنيفها بشكل سيء) ، وموقع لا كويفا دي لوس مويرتوس تشيكيتوس في دورانجو ، المكسيك.

تم التحقق من صحة هذه coprolites كبشر باستخدام التحليل الغذائي ، وتم تأريخها باستخدام تحليل الكربون المشع. ثم أجرى العلماء العمل المعقد لاستخراج الحمض النووي الثمين المحفوظ والذي يمكنه التعرف على الميكروبات.

نجح الباحثون في إعادة بناء 498 جينومًا ميكروبيًا. من بين هؤلاء ، كان 181 من المرجح أن يكونوا قد نشأوا في الأمعاء البشرية ، وليس التربة المحيطة.

من بين هذه التسلسلات ، يبدو أن 158 تمثل نوعًا ميكروبيًا متميزًا من نوع ما. ثم تمت مقارنتها مع 789 ميكروبيومًا من المجتمعات الحالية ، من المجتمعات الصناعية وغير الصناعية.

كانت النتائج مذهلة. لم تكن الميكروبات القديمة أكثر تشابهًا مع تلك الموجودة في المجتمعات الحديثة غير الصناعية فحسب ، بل كانت تحتوي على أنواع لم تظهر في أي ميكروبيوم حديث. من أصل 158 جينومًا ، كان 61 جينومًا غير معروف تمامًا للعلم - أي ما يقرب من 40 بالمائة.

يعتقد الباحثون أن هذا التنوع في الميكروبيوم قد يكون له علاقة بالتنوع في النظام الغذائي.

'في الثقافات القديمة ، كانت الأطعمة التي تتناولها شديدة التنوع ويمكن أن تدعم مجموعة انتقائية من الميكروبات ،' قال عالم الأحياء المجهرية أليكساندر كوستيك من مركز جوسلين للسكري.

ولكن مع تقدمك نحو التصنيع والمزيد من اتباع نظام غذائي لمتاجر البقالة ، فإنك تفقد الكثير من العناصر الغذائية التي تساعد في دعم ميكروبيوم أكثر تنوعًا.

كانت هناك بعض الاختلافات الرائعة داخل الميكروبات أيضًا. كان لديهم عدد أقل من الجينات المرتبطة بمقاومة المضادات الحيوية ، لكن لديهم أيضًا عددًا أقل من الجينات لإنتاج البروتينات التي تحلل الجليكان ، وهي جزيئات السكر الموجودة في المخاط.

يرتبط تدهور مخاط القولون الأمراض مثل مرض كرون ومرض الاضطرابات الهضمية والتهاب القولون التقرحي.

كان لدى الميكروبات القديمة أعداد أكبر من الترانسبوزيز أيضًا - وهي إنزيمات يمكنها قص ولصق وتكرار عناصر من الحمض النووي ، وتبديل الأشياء للمساعدة في التكيف مع الظروف المتغيرة ، من بين أشياء أخرى.

'نعتقد أن هذه يمكن أن تكون استراتيجية للميكروبات للتكيف في بيئة تتغير كثيرًا عن الميكروبيوم الصناعي الحديث ، حيث نأكل نفس الأشياء ونعيش نفس الحياة على مدار العام تقريبًا' قال كوستيك .

بينما في بيئة أكثر تقليدية ، تتغير الأشياء وتحتاج الميكروبات إلى التكيف. قد يستخدمون هذه المجموعة الأكبر من الترانسبوزات لانتزاع وتجميع الجينات التي ستساعدهم على التكيف مع البيئات المختلفة.

من غير الواضح كيف غيّر الميكروبيوم المتطور صحتنا ، وحجم العينة صغير إلى حد ما ، لكن الدراسة أظهرت أنه يمكننا استخدام coprolites لاستكشاف أحشاء أسلافنا لمعرفة ما تغير. في المقابل ، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج صحية أفضل في المستقبل.

كتب الفريق في ورقتهم البحثية: `` إن الدراسات المستقبلية المماثلة التي تستغل ثراء الكائنات الحية القديمة لن توسع معرفتنا بالميكروبيوم البشري فحسب ، بل قد تؤدي أيضًا إلى تطوير مناهج لاستعادة ميكروبيومات الأمعاء الحالية إلى حالتها الموروثة عن أسلافها ''.

تم نشر البحث في طبيعة سجية .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.