Forskargruppen analyserade det gamla DNA som extraherats från 50 000 år gammal sedimentär avföring (det äldsta provet av fekalt material som finns tillgängligt hittills). Proverna samlades in i El Salt (Spanien), en plats där många neandertalare bodde. Kredit:University of Bologna
Neandertalarnas tarmmikrobiota innehöll redan några nyttiga mikroorganismer som också finns i vår egen tarm. En internationell forskargrupp ledd av universitetet i Bologna uppnådde detta resultat genom att extrahera och analysera gammalt DNA från 50 000 år gamla fekala sediment provtagna på den arkeologiska platsen El Salt, nära Alicante (Spanien).
Publicerad i Communication Biology , lägger deras uppsats fram hypotesen om förekomsten av förfäders komponenter av mänsklig mikrobiota som har levt i den mänskliga mag-tarmkanalen sedan före separationen mellan Homo Sapiens och Neandertalarna som inträffade för mer än 700 000 år sedan.
"Dessa resultat gör det möjligt för oss att förstå vilka komponenter i den mänskliga tarmmikrobiotan som är väsentliga för vår hälsa, eftersom de är integrerade delar av vår biologi också ur en evolutionär synvinkel", förklarar Marco Candela, professor vid Institutionen för farmaci och bioteknik för universitetet i Bologna, som koordinerade studien. "Nuförtiden sker en progressiv minskning av vår mikrobiota-mångfald på grund av sammanhanget i vårt moderna liv:denna forskargrupps resultat kan vägleda oss i att ta fram kost- och livsstilsanpassade lösningar för att motverka detta fenomen."
Frågorna med den "moderna" mikrobiotan
Tarmmikrobiotan är samlingen av biljoner symbiontmikroorganismer som befolkar vår mag-tarmkanal. Den representerar en viktig komponent i vår biologi och utför viktiga funktioner i våra kroppar, som att reglera vår ämnesomsättning och immunförsvar och skydda oss från patogena mikroorganismer.
Nyligen genomförda studier har visat hur vissa funktioner i moderniteten - såsom konsumtion av bearbetad mat, droganvändning, liv i hypersanitiserade miljöer - leder till en kritisk minskning av biologisk mångfald i tarmmikrobiotan. Denna utarmning beror främst på förlusten av en uppsättning mikroorganismer som kallas "gamla vänner."
"Processen med utarmning av tarmmikrobiotan i moderna västerländska stadsbefolkningar kan representera en betydande väckarklocka", säger Simone Rampelli, som är forskare vid universitetet i Bologna och första författare till studien. "Denna utarmningsprocess skulle bli särskilt alarmerande om den involverade förlusten av de mikrobiotakomponenter som är avgörande för vår fysiologi."
Det finns faktiskt några alarmerande tecken. Till exempel i västvärlden ser vi en dramatisk ökning av fall av kroniska inflammatoriska sjukdomar, såsom inflammatorisk tarmsjukdom, metabolt syndrom, typ 2-diabetes och kolorektal cancer.
Hur den "urgamla" mikrobiotan kan hjälpa
Hur kan vi identifiera de komponenter i tarmmikrobiotan som är viktigare för vår hälsa? Och hur kan vi skydda dem med riktade lösningar? Detta var utgångspunkten bakom idén om att identifiera förfädernas egenskaper hos vår mikrobiota - det vill säga kärnan i den mänskliga tarmmikrobiotan, som har förblivit konsekvent under hela vår evolutionära historia. Teknik nuförtiden gör det möjligt att framgångsrikt ta sig an denna utmaning tack vare ett nytt vetenskapligt område, paleomikrobiologi, som studerar antika mikroorganismer från arkeologiska lämningar genom DNA-sekvensering.
Forskargruppen analyserade gamla DNA-prover som samlats in i El Salt (Spanien), en plats där många neandertalare bodde. För att vara mer exakt analyserade de det gamla DNA som extraherats från 50 000 år gammal sedimentär avföring (det äldsta provet av fekalt material som finns tillgängligt hittills). På så sätt lyckades de pussla ihop sammansättningen av mikroorganismerna som befolkar neandertalarnas tarm. Genom att jämföra sammansättningen av neandertalarnas mikrobiota med vår, väcktes många likheter.
"Genom analys av forntida DNA kunde vi isolera en kärna av mikroorganismer som delas med moderna Homo sapiens", förklarar Silvia Turroni, forskare vid universitetet i Bologna och första författare till studien. "Detta fynd gör det möjligt för oss att konstatera att dessa forntida mikroorganismer befolkade tarmen hos vår art innan separationen mellan Sapiens och neandertalare, som inträffade för cirka 700 000 år sedan."
Skydda mikrobiotan
Dessa förfäders komponenter i människans tarmmikrobiota inkluderar många välkända bakterier (bland annat Blautia, Dorea, Roseburia, Ruminococcus och Faecalibacterium) som är grundläggande för vår hälsa. Genom att producera kortkedjiga fettsyror från kostfiber, reglerar dessa bakterier faktiskt vår metabola och immunförsvarsbalans. Det finns också Bifidobacterium:en mikroorganism som spelar en nyckelroll i att reglera vårt immunförsvar, särskilt i tidig barndom. Slutligen, i neandertalarnas tarmmikrobiota, identifierade forskare några av dessa "gamla vänner". Detta bekräftar forskarnas hypoteser om dessa komponenters förfäders natur och deras senaste utarmning i människans tarmmikrobiota på grund av vårt moderna livskontext.
"I det nuvarande moderniseringsscenariot, där det sker en progressiv minskning av mikrobiota-mångfalden, kan denna information vägleda integrerade kost- och livsstilsanpassade strategier för att skydda de mikroorganismer som är grundläggande för vår hälsa", avslutar Candela. "För detta ändamål är det av yttersta vikt att främja livsstilar som är hållbara för vår tarmmikrobiota, eftersom det kommer att bidra till att upprätthålla de konfigurationer som är kompatibla med vår biologi."
Referens:"Components of a Neanderthal gut microbiome recovered from fecal sediment from El Salt" av Simone Rampelli, Silvia Turroni, Carolina Mallol, Cristo Hernandez, Bertila Galván, Ainara Sistiaga, Elena Biagi, Annalisa Astolfi, Patrizia Brigidi, Stefano Benazzi, Cecil . Lewis Jr., Christina Warinner, Courtney A. Hofman, Stephanie L. Schnorr och Marco Candela, 5 februari 2021, Communications Biology .
DOI:10.1038/s42003-021-01689-y
Studien med titeln "Components of a Neanderthal gut microbiome recovered from fecal sediment from El Salt" publicerades i Communication Biology . Universitetet i Bologna deltog i denna studie tack vare Marco Candela, Simone Rampelli, Silvia Turroni och Elena Biagi från Institutionen för farmaci och bioteknik; Annalisa Astolfi från Interdepartmental Center for Cancer Research "Giorgio Prodi"; Patrizia Brigidi från Institutionen för medicinska och kirurgiska vetenskaper; och Stefano Benazzi från Institutionen för kulturarv.
Dessutom deltog i denna studie forskare från Universidad de La Laguna (Spanien), från Massachusetts Institute of Technology (USA) samt University of Oklahoma (USA) och Konrad Lorenz Institute for Evolution and Cognition Research (Österrike) .
