Ce dezvăluie doi dinţi din Epoca Bronzului despre evoluția omului?

Un nou studiu dezvăluie microbiomuri bine conservate din doi dinţi vechi de 4.000 de ani dintr-o peşteră de calcar din Irlanda. Acestea conțineau bacterii care cauzează infecție gingivală, precum și primul genom antic de înaltă calitate de la S. mutans, o bacterie orală care este una dintre principalele cauze ale cariilor dentare. Ce spun acestea despre evoluția dietei oamenilor?

Studiul a fost publicat în revista Molecular Biology and Evolution.

• Copiii neandethalieni ar fi colecționat fosile la fel cum cei de azi colecționează abțibilduri
• „Fluierul morții” al aztecilor are un efect ciudat asupra creierului uman

Aceste descoperiri le-au permis cercetătorilor să evalueze impactul schimbărilor alimentare din trecut asupra microbiomului oral de-a lungul mileniilor, inclusiv schimbările majore care coincid cu popularizarea zahărului și cu industrializarea. Dinții, amândoi provenind de la același bărbat din Epoca Bronzului, au furnizat, de asemenea, o imagine a sănătății orale din trecut, un dinte prezentând dovezi de disbioză a microbiomului.

ADN-ul microbial extras din dinții umani antici poate oferi informații despre evoluția microbiomului oral. Cum diferă gurile strămoșilor noștri de ale noastre și de ce? Și care este evoluția dietei oamenilor?

Ce arată dinții antici despre evoluția dietei oamenilor?

Conservarea excelentă a ADN-ului în placa dentară fosilizată a făcut cavitatea orală unul dintre cele mai bine studiate aspecte ale corpului uman antic. Cu toate acestea, oamenii de știință au recuperat foarte puține genomuri complete de la bacteriile orale anterioare erei medievale. Cercetătorii au cunoștințe limitate despre diversitatea bacteriană preistorică și despre impactul relativ al schimbărilor dietetice recente în comparație cu cele antice, cum ar fi răspândirea agriculturii începând acum aproximativ zece mii de ani, scrie Eurek Alert.

S. mutans este principala cauză a cariilor dentare și foarte comună în microbiomurile orale. Cu toate acestea, este excepțional de rară în registrul genomic antic. Un motiv pentru raritatea sa ar putea fi natura sa acidă, acest acid cauzează cariile dentare, dar și degradează ADN-ul și împiedică placa să se mineralizeze.

Absența ADN-ului S. mutans din gurile antice ar putea reflecta, de asemenea, habitate mai puțin favorabile pentru specie pe parcursul celei mai mari părți a istoriei umane. Arheologii au observat o creștere a cariilor dentare în rămășițele scheletice urmând adoptarea agriculturii cerealiere, dar cariile devin mult mai comune în perioada modernă timpurie, începând cu aproximativ anul 1500 d.Hr.

Ce bacterii au fost găsite pe dinți?

Dinții examinați pentru a înțelege evoluția dietei oamenilor făceau parte dintr-o colecție mare de rămășițe scheletice excavate dintr-o peșteră de calcar la Killuragh, județul Limerick, de către Peter Woodman, de la University College Cork (Irlanda). În timp ce alți dinți din peșteră prezentau carii dentare avansate, nu exista nicio dovadă de carii pe dinții examinați. Cu toate acestea, o rădăcină a unui dinte a furnizat o cantitate fără precedent de secvențe de mutans.

„Am fost foarte surprinși să vedem o asemenea abundență de mutans în acest dinte de 4.000 de ani. Este o descoperire remarcabil de rară și sugerează că acest om avea un risc ridicat de a dezvolta carii chiar înainte de moartea sa”, a spus Lara Cassidy, profesoară asistentă la Trinity College Dublin (Irlanda) și autoare principală a studiului.

Condițiile reci, uscate și alcaline ale peșterii ar fi contribuit la conservarea excepțională a ADN-ului de S. mutans, dar abundența sa ridicată indică și o disbioză. Cercetătorii au constatat că, deși ADN-ul de S. mutans era abundent, alte specii streptococice erau practic absente din mostra de dinte. Acest lucru sugerează că echilibrul natural al biofilmului oral fusese perturbat, mutansul suprimase celelalte specii, ducând la o stare pre-boală.

Evoluția dietei oamenilor și microbiomul care dispare

Studiul susține ipoteza „microbiomului care dispare”, care propune că microbiomurile strămoșilor noștri erau mai diverse decât ale noastre astăzi. Împreună cu genomul S. mutans, autorii au reconstruit două genomuri de T. forsythia, o bacterie implicată în infecția gingivală, și au constatat că erau extrem de divergente una de cealaltă, implicând niveluri mult mai mari de diversitate a tulpinilor în populațiile preistorice.

„Cei doi dinți examinați conțineau tulpini de T. forsythia destul de divergente. Aceste tulpini dintr-o singură gură antică erau mai diferite genetic una de cealaltă decât orice pereche de tulpini moderne din setul nostru de date, în ciuda faptului că aceste mostre moderne proveneau din Europa, Japonia și SUA. Acest lucru este interesant deoarece o pierdere a biodiversității poate avea impacturi negative asupra mediului oral și asupra sănătății umane”, a explicat Iseult Jackson, doctorandă și autoare a studiului.

Genomurile reconstruite ale T. forsythia și S. mutans au relevat schimbări dramatice în micro-mediul oral în ultimii 750 de ani. În secolele recente, o descendență de tulpini de T. forsythia a devenit dominantă în populațiile globale. Acesta este semnul caracteristic al unui episod selectiv, în care o tulpină crește rapid în frecvență datorită unui avantaj genetic.

Cum au evoluat bacteriile orale?

Cercetătorii au descoperit că genomurile post-industriale de T. forsythia au dobândit multe gene noi care ajută bacteria să colonizeze mediul oral și să provoace boală.

S. mutans a arătat, de asemenea, dovezi ale expansiunilor recente ale descendențelor și schimbări ale conținutului genetic, care coincid cu popularizarea zahărului. Cu toate acestea, cercetătorii au constatat că populațiile moderne de S. mutans au rămas mai diverse decât cele de T. forsythia, cu divizări profunde în arborele evolutiv al mutansului predecesor genomului Killuragh. Oamenii de știință cred că acest lucru este determinat de diferențele din mecanismele evoluției care formează diversitatea genomului în aceste specii.

„S. mutans este foarte priceput la schimbul de material genetic între tulpini. Acest lucru permite ca o inovație avantajoasă să fie răspândită în rândul descendențelor mutans, în loc ca una singură să devină dominantă și să le înlocuiască pe celelalte”, a spus Cassidy.

Ca efect, ambele bacterii cauzatoare de boli s-au schimbat dramatic din Epoca Bronzului până în prezent, dar pare că tranzițiile culturale foarte recente, cum ar fi consumul de zahăr, au avut un impact deosebit de mare.

Vă recomandăm să citiți și:

În urmă cu peste un mileniu, adevăratul Ragnar Lodbrok conducea o bătălie legendară care avea să-i asigure un loc în istorie

Un delfin uriaș trăia în apele Amazonului cu 16 milioane de ani în urmă

Fosilele au scos la lumină existența unui strămoș misterios al crocodililor

Bărcile din Neolitic erau surprinzător de sofisticate și de moderne