Zespół naukowców z Uniwersytetu Sztokholmskiego zdołał odzyskać informacje genetyczne dotyczące bakterii obecnych w mamutach stepowych, które żyły ponad milion lat temu. Badanie, opublikowane w czasopiśmie Cell, koncentruje się na uzyskaniu najstarszego DNA mikroorganizmów związanego z gospodarzem, co stanowi osiągnięcie dostarczające danych na temat ewolucji bakterii.
Wyniki pozwalają analizować nie tylko genom tych wymarłych zwierząt, ale także społeczności mikroorganizmów, które współistniały z nimi, oferując unikalny zapis. Informacje te mogą pomóc w zrozumieniu, w jaki sposób mikroorganizmy wpłynęły na zdrowie i wymarcie megafauny plejstoceńskiej.
W jaki sposób znaleziono najstarszy znany DNA mikroorganizmów?
Naukowcy zbadali 483 szczątki mamutów, w tym zęby, kły i kości, których wiek sięgał nawet 1,1 miliona lat. Większość tych próbek nigdy wcześniej nie była analizowana.
Dzięki zaawansowanym metodom genomiki i bioinformatyki zespół był w stanie odróżnić mikroby, które były częścią mikrobiomu mamutów, od tych, które skolonizowały szczątki po ich śmierci.
Wśród znalezisk zidentyfikowano sześć grup bakterii, które wykazywały stały związek z mamutami. Niektóre z tych mikroorganizmów są spokrewnione z znanymi obecnie rodzajami, takimi jak Actinobacillus, Pasteurella, Streptococcus i Erysipelothrix.
Częściowa rekonstrukcja ich genomów pozwoliła udokumentować najstarszy DNA mikroorganizmów, jaki kiedykolwiek odzyskano od zwierzęcego gospodarza.
Znaczenie tych mikroorganizmów dla zdrowia i ewolucji mamutów
Obecność tych mikroorganizmów rodzi pytania o możliwy wpływ bakterii na życie i zdrowie mamutów. Na przykład bakteria spokrewniona z Pasteurella jest obecnie powiązana z śmiertelnymi epidemiami wśród afrykańskich słoni, żyjących krewnych mamutów. Sugeruje to, że zwierzęta te mogły być podatne na podobne infekcje.
Chociaż degradacja DNA utrudnia określenie dokładnego wpływu tych bakterii, dowody wskazują, że niektóre liniami mikrobiologicznymi współistniały z mamutami przez setki tysięcy lat. Odkrycie to dostarcza informacji na temat tego, jak mikroorganizmy mogły wpływać na adaptację, odporność na choroby i ostatecznie na wyginięcie gatunku.
Genomy mikroorganizmów ewoluują szybko, co utrudnia badanie dawnych gatunków. Według naukowców uzyskanie wiarygodnych danych DNA sprzed ponad miliona lat wymagało analizy skrajnie zdegradowanych fragmentów i porównania ich z współczesnymi krewnymi bakterii.
Odkrycia pokazują, że niektóre linie mikrobiologiczne przetrwały przez długie okresy i obejmowały różne obszary geograficzne, od ponad miliona lat do ostatnich mamutów włochatych na wyspie Wrangel około 4000 lat temu. Wskazuje to, że niektóre relacje między żywicielami a mikroorganizmami pozostawały stabilne w czasie.
Otwierają się drzwi dla paleomikrobiologii
Odkrycie najstarszego DNA mikroorganizmów otwiera drzwi do badań wykraczających poza genom mamutów. Teraz możliwe jest badanie ich mikrobiomów, uzyskując informacje na temat chorób, adaptacji i ekologii wymarłych mikroorganizmów.
Podejście to pozwala zbadać, w jaki sposób mikroorganizmy mogły wpływać na życie i wymieranie megafauny, dostarczając danych uzupełniających tradycyjną paleogenetykę skupioną na DNA gospodarza.
Jednocześnie postępy w sekwencjonowaniu i analizie bioinformatycznej ułatwiają częściową rekonstrukcję dawnych mikroorganizmów, chociaż możliwość ich wskrzeszenia pozostaje obecnie poza zasięgiem ze względu na fragmentację DNA.
Wreszcie należy podkreślić, że badania te stanowią punkt odniesienia dla porównania ewolucji mikroorganizmów u wymarłych gatunków i ich żyjących krewnych, takich jak słonie afrykańskie i azjatyckie.
