Бактерии жили на Земле около 3 миллиардов лет, то есть большую часть из 4,5 миллиардов лет существования планеты. И хотя трудолюбивые микробы играют центральную роль не только в медицине, но и в большинстве областей мира природы, учёные слабо представляют, какую форму они принимали в
древнем мире.
На данный момент новое исследование междисциплинарной группы предприняло важные шаги к изучению бактерий каменного века путём секвенирования геномов, извлечённых из древнего зубного камня. Затвердевший зубной камень сохранил фрагменты бактерий на зубах 12 неандертальцев и ещё 34 человек, живших от 102 000 до 150 лет назад. Сформированный из зубного налёта, этот камень затвердел в течение жизни этих людей, удерживая внутри фрагменты генома микробов.
«Мы достигли важной вехи в раскрытии огромного генетического и химического разнообразия нашего микробного прошлого», - говорит в пресс-релизе один из авторов исследования, доцент антропологии из Гарвардского университета Кристина Уориннер.
Собрать воедино ДНК каменного века
Исследователи ломали голову над тем, как собрать древние фрагменты ДНК в целые или частичные геномы, поскольку стандартные методы сравнения фрагментов с современными базами данных в этом случае неприменимы. Древние гены оказались слишком стары и чужды даже для передовых методов, предназначенных для соединения разрозненного генетического материала. «Нам пришлось полностью переосмыслить наш подход», - говорит в пресс-релизе Александр Хюбнер, научный сотрудник Института эволюционной антропологии Макса Планка.
После трёх лет экспериментов исследователям удалось «сшить» вместе сегменты древней бактериальной ДНК.
Согласно сообщению, команда идентифицировала многие микроорганизмы как бактерии полости рта (стрептококки, вейлонеллы и дифтероиды и другие), при этом также были обнаружены другие «экзотические виды, геномы которых ранее не были описаны».
Фото: pixabay.com
Один из них, неизвестный вид, принадлежащий к роду chlorobium, содержал загадочные гены с неизвестной функцией. Представители этого рода являются зелёными серными бактериями, которые живут в толще бедной кислородом воды и совсем не характерны для ротовой полости.
Предполагаемый источник новых антибиотиков
«Обнаружив эти загадочные древние гены, мы хотели отправить их в лабораторию, чтобы выяснить, что они производят», - говорит в пресс-релизе Анан Ибрагим, научный сотрудник Института исследований натуральных препаратов и биологии инфекций Лейбница.
Бактерии производят множество химических веществ, в том числе лекарства, поэтому исследователи задались вопросом, что может кодировать древняя ДНК. Используя самые современные методы, они имплантировали его современным микробам, которые затем произвели совершенно новый биологический продукт, получивший название «палеофуран».
Команда надеется в конечном итоге найти новые антибиотики на основе ДНК каменного века, которые могли бы помочь в борьбе с устойчивостью к противомикробным препаратам. «Это первый шаг к доступу к скрытому химическому разнообразию микробов прошлого на Земле, и он добавляет захватывающую новую перспективу для открытия натуральных препаратов», - говорит Мартин Клэппер, научный сотрудник Института исследований натуральных продуктов и биологии инфекций Лейбница.