Micozele intestinale antice au migrat odată cu oamenii în întreaga lume
Pe parcursul migrațiilor umane din Africa, care au avut loc acum zeci de mii de ani, au călătorit alături de oameni și trilioane de microorganisme care formează microbiomul intestinal.
Aceste bacterii, virusuri și fungi din intestinele noastre joacă roluri esențiale în funcționarea corectă a organismului, de la digestia alimentelor fibroase până la producerea vitaminelor și antrenarea sistemului imunitar.
Microbiomul a devenit un subiect de studiu intens, datorită dovezilor care sugerează că stilul de viață influențează compoziția acestuia, ceea ce poate afecta sănătatea. Persoanele care trăiesc în țări industrializate prezintă o pierdere profundă a diversității microbiomului, comparativ cu cele care duc stiluri de viață non-industrializate. Aceștia din urmă suferă de boli autoimune, diabet de tip 2, obezitate și alte afecțiuni cronice rare în rândul grupurilor non-industrializate, ridicând întrebarea importantă, dar încă nerezolvată, dacă pierderea microbiomului contribuie la aceste boli.
Un nou studiu, publicat pe 7 octombrie în Nature și condus de cercetători de la Universitatea Stanford, a încercat să răspundă la întrebarea dacă Homo sapiens a avut un microbiom caracteristic și divers cu milenii în urmă. Înțelegerea care, dacă există, dintre rezidenții pe termen lung ai microbiomului a co-evoluat cu oamenii ar putea indica modalități de a investiga cum pierderea diversității microbiene prin industrializare afectează biologia umană.
În cadrul studiului, cercetătorii au realizat prima comparație detaliată a microbiomelor Hadza din Tanzania, unul dintre puținele grupuri de vânători-culegători rămase în lume, și Tsimane, agricultori-indigeni care trăiesc în Amazonul bolivian, a căror stil de viață a avut o expunere comparativ limitată la industrializare. Deși populațiile ancestrale care au dat naștere celor două grupuri s-au separat geografic cu zeci de mii de ani în urmă, Hadza și Tsimane împărtășesc peste 1.200 de specii bacteriene, aproape 90% dintre acestea fiind identificate în microbiomul extrem de divers al Tsimane. Majoritatea acestor specii – aproximativ 60% – sunt rare sau complet absente în microbiomurile populațiilor industrializate.
Folosind mai multe tehnici complementare de analiză a geneticii populației, cercetătorii au estimat momentul în care tulpinile microbiene s-au separat. Pentru multe specii, aceste estimări corespund perioadei marilor migrații preistorice ale oamenilor din Africa și către Americi. Concluzia principală: Multe linii microbiene din aceste populații contemporane au rădăcini evoluționare adânci, care se întind prin migrațiile umane antice.
„Studiul nostru stabilește că sute de specii bacteriene care sunt rare sau lipsesc în microbiomurile industrializate au fost tovarăși antici ai noștri în timp ce migram în întreaga lume, fiind transmise din generație în generație timp de milenii. Această asociere pe termen lung are implicații asupra modului în care pierderea recentă a biodiversității în microbiomul nostru poate influența biologia noastră și, astfel, sănătatea noastră”, a declarat Justin Sonnenburg.
Cercetătorii au utilizat secvențierea metagenomică profundă, o metodă care caracterizează microbii prezenți într-un eșantion prin citirea tuturor literelor componentelor de bază ale ADN-ului. Milioane de secvențe scurte de ADN sunt generate, cu părți care se suprapun, indicând unde se potrivesc secvențele scurte în secvențe mai lungi. Aceste secvențe lungi sunt apoi comparate cu bazele de date ale genomurilor microbiene pentru a identifica organismul detectat.
Echipa Tsimane Health and Life History Project, care colaborează la studiu, a obținut probe de scaun de la Tsimane. Sonnenburg și colegii săi au realizat anterior o secvențiere metagenomică pe probele Hadza, raportată într-un studiu din 2023, care a arătat, printre alte descoperiri, că individul mediu Hadza are aproximativ 750 de specii în microbiom, în timp ce californianul mediu are doar 250. Pentru noul studiu, cercetătorii de la Universitatea Stanford au realizat prima secvențiere profundă a probelor Tsimane, care au fost secvențiate anterior doar la o rezoluție scăzută.
Aceste eforturi de secvențiere au permis cercetătorilor să construiască un recensământ cuprinzător al microbilor din microbiomurile respective, inclusiv specii greu de capturat, cu abundență scăzută. În total, indivizii Tsimane au găzduit aproximativ 1.400 de specii diferite; ei au împărtășit un total de 1.231 dintre aceste specii (aproximativ 90%) cu Hadza, conform noii analize.
„Am fost cu adevărat surprinși să vedem că majoritatea speciilor din microbiomul Tsimane corespund celor din microbiomul Hadza”, a afirmat Sonnenburg.
Partea din surpriză provine din diferențele considerabile ale dietelor dintre cele două grupuri. Hadza vânează carne de mamifere, inclusiv impala și porcupine, împreună cu păsări și pește, și culeg fructe și legume, inclusiv tuberculi și fructe de pădure. Tsimane, pe de altă parte, își cultivă mare parte din hrană și consumă niveluri ridicate de fibre prin plantain, orez, rădăcină de manioc și porumb, împreună cu carne slabă de pește, peccary și alte animale din pădure.
În plus, cele două grupuri au fost separate timp de zeci de mii de ani. În ciuda acestei separări geografice și stilistice, microbiomurile celor două grupuri au arătat un nivel ridicat de suprapunere la nivel de specii.
„Aceasta ne-a făcut să ne întrebăm dacă există într-adevăr un set de specii bacteriene și alte specii care au călătorit cu strămoșii Tsimane pe măsură ce au migrat în întreaga lume”, a spus Benjamin Good. „Ar putea aceste microorganisme să fi fost într-o interacțiune continuă cu noi cu mult înainte ca strămoșii de astăzi ai Hadza și Tsimane să devină geografic separați?” a întrebat Sonnenburg. „Pentru a răspunde la aceasta, ne-am întors către echipa lui Ben, iar ceea ce au descoperit ne-a uimit.”
Desfășurarea istoriei evoluționare a unui microbiom s-a dovedit a fi o sarcină dificilă, având în vedere complexitățile generate de rapiditatea cu care evoluează microbii și modificările pe care microbiomul unei persoane le poate suferi de la un sezon la altul sau în funcție de disponibilitatea alimentelor. Grupul lui Good a căutat să evite aceste probleme. Bacteriile complică reconstrucția evoluționară, deoarece nu doar că moștenesc ADN-ul de la strămoșii lor direcți atunci când se clonează pentru a se reproduce, dar schimbă frecvent ADN-ul cu alte tulpini printr-un proces cunoscut sub numele de transfer genetic orizontal. Cercetătorii au căutat, așadar, mai multe semnături genomice independente pentru a distinge strămoșia profundă comună de schimbul microbian mai recent. Analizând ratele de mutație în ADN-ul moștenit vertical a ajutat, de asemenea, la estimarea momentului în care
