Bacteriile preistorice ar putea dezvolta noi antibiotice

Calculul dentar, cunoscut popular sub denumirea de tartru, conserva ADN-ul de-a lungul mileniilor, oferind date necunoscute pana acum despre biodiversitatea si capacitatile functionale ale microbilor stravechi. Mai mult decat atat, o serie de bacterii descoperite re-cent pe dintii unor oameni de Neanderthal i-ar putea ajuta pe cercetatori sa dezvolte noi antibiotice, potrivit unui studiu publicat recent in revista Science.

Tartrul, un rezervor excelent de ADN

 Fiecare persoana are propriul microbiom oral – un set de sute de specii de organisme microscopice care ne colonizeaza gura. Cu sute de specii diferite de mi-croorganisme la un moment dat, microbiomul oral este vast si foarte diversificat, variind in functie de mediul in care traieste o persoana.

 Pentru a investiga microbiomul oral al stramosilor omului modern, Christina Warinner, specialista in arheologie biomoleculara la Universitatea Harvard, a inventat noi tehnici de analiza a placii dentare preistorice care s-a intarit in tartru. „Calculul dentar este singura parte a corpului nostru care se fosilizeaza in mod obisnuit in timp ce suntem inca in viata”, declara Warinner.

 In lipsa unei curatari regulate, dintii prind resturile de mancare si alte materii organice intr-o retea minerala, inchizandu-le practic in piatra. Acest lucru ajuta atat la conservarea oricarui ADN din interior, cat si la protejarea acestuia de contaminare, pe masura ce corpul se descompune. De asemenea, tartrul are cea mai mare concentratie de ADN dintre toate partile unui schelet stravechi.

 Din doar cateva miligrame de tartru dentar, Warinner a putut izola miliarde de fragmente scurte de ADN de la sute de microorganisme, apoi a pus laolalta aceste fragmente pentru a identifica speciile de microni si bacterii cunoscute. Dar studierea ramasitelor stravechi ridica o problema suplimentara: ADN-ul gasit in calculul dentar al oamenilor din trecut ar putea proveni de la microbi care au disparut de mii de ani de pe Pamant.

Bacterii intalnite in mediul rupestru

 In noul lor studiu, Warinner si colegii ei au analizat calculul dentar de la 12 oameni de Neanderthal – una dintre cele mai apropiate rude umane disparute ale rasei noastre, 34 de oameni primitivi (Homo sapiens) si 18 oameni contemporani, care au trait intre acum 100.000 de ani si zilele noastre, in Europa si Africa. Savantii americani au secventiat peste zece miliarde de fragmente de ADN si le-au reasamblat in 459 de genomuri bacteriene, dintre care aproximativ 75% au fost puse in corespondenta cu bacteriile bucale cunoscute.

 Cercetatorii s-au oprit asupra a doua specii dintr-un gen de bacterii numit Chlorobium, identificate la sapte indivizi din Pleistocenul superior (126.000-11.700 de ani in urma) inclusi din studiu.

 Speciile necunoscute sunt apropiate de C. limicola, bacterie care se gaseste in sursele de apa asociate cu mediie existente in pesteri. „Este probabil ca acesti oameni, care traiau in pesteri, sa fi luat bacteria din apa de baut gasita acolo”, crede Warinner.

 Pe de alta parte, aceste specii de Chlorobium erau aproape in totalitate absente din tartru la oamenii care au trait in ultimii 10.000 de ani. Intre Pleistocenul superior si Holocen (11.700 de ani in urma si pana in prezent), pe o perioada de aproximativ 100.000 de ani, oamenii au trait in pesteri, au domesticit animale si au inventat materialele plastice specifice secolelelor XX-XXI – toate acestea avand propriile colonii bacteriene distincte. Schimbarile in frecventa Chlorobium par sa urmeze schimbarile stilurilor de viata ale stramosilor nostri, pana la noi. In prezent, microbiomurile din gurile oamenilor sunt drastic diferite. „Datorita periajului intensiv al dintilor, bacteriile orale sunt acum mentinute la niveluri scazute”, afirma Warinner.

 „Omul modern a modificat radical formele de viata cu care interactioneaza.” John Hawks, un paleoantropolog de la Universitatea din Wisconsin, care nu a fost implicat in studiu, a declarat ca „un lucru cu adevarat grozav in legatura cu microbii este ca unii dintre ei nu erau cunoscuti deloc din gura noastra, fiind identificati doar in apa anumitor balti sau lacuri rupestre. Aceasta ne spune ca aceste surse de apa erau probabil caracteristici obisnuite ale stilului de viata al stramosilor nostri.”

O solutie impotriva superbacteriilor?

 Echipa a analizat, de asemenea, asa-numitele grupuri de gene biosintetice (BGC), sau grupuri de gene necesare crearii unui compus specific, pentru a determina ce enzime produceau speciile de Chlorobium.

 Prin izolarea si intelegerea unor astfel de BGC-uri, oamenii de stiinta ar putea dezvolta noi medicamente, in special antibiotice, mult mai puternice decat cele cunoscute. Atunci cand au fost inserate in bacterii vii, BGC-urile de Chlorobium au produs doua enzime noi care ar fi putut juca un rol in fotosinteza. Recuperarea genelor microbiene stravechi are potentialul de a ilumina relatia speciei noastre cu bacteriile de-a lungul evolutiei umane si  este evident ca oamenii au evoluat in paralel cu partenerii si parazitii lor microbieni timp de sute de mii de ani. Compusii produsi de microbii antici pot juca roluri importante in digestie, dar si in raspunsurile imunitare.

  „Bacteriile nu sunt la fel de charismatice ca mamutii sau rinocerii lanosi”, spune Warinner, „dar ele sunt chimistii naturii si sunt esentiale pentru intelegerea trecutului. Nu trebuie uitat ca bacteriile sunt astazi practic sursa tuturor antibioticelor noastre – nu am descoperit cu adevarat nicio noua clasa majora de antibiotice in ultimii ani si suntem pe cale sa ramanem fara antibiotice eficiente, mai ales pe fondul dezvoltarii unor superbacterii impotriva carora nu exista remediu cunoscut. Aceasta descoperire ne ofera sansa de a cauta, in preistorie, potentiale BGC-uri producatoare de antibiotice.”

GABRIEL TUDOR