Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Pępek jak Afryka dla pierwszych podróżników
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Dokonany w ostatniej dekadzie postęp w dziedzinie rekonstrukcji i sekwencjonowania starego DNA daje nam wgląd w niedostępne wcześniej aspekty przeszłości. Ostatnim niezwykłym osiągnięciem w tej dziedzinie jest badanie mikrobiomu jamy ustnej prehistorycznych ludzi. Mikrobiomu, który wskutek radykalnej zmiany diety i stosowania antybiotyków jest u współczesnych ludzi zupełnie inny od tego, z którym ewoluowaliśmy przez dziesiątki i setki tysięcy lat. Opisanie prehistorycznego mikrobiomu pozwoli nam nie tylko lepiej poznać warunki, w jakich żyli nasi przodkowie ale może też przyczynić się do opracowania nowych metod leczenia. Dzięki rekonstrukcji dawnego mikrobiomu możemy dowiedzieć się, jakie funkcje odgrywał on w przeszłości i co w międzyczasie straciliśmy.
Naukowcy z Niemiec, USA, Hiszpanii i Meksyku zbadali kamień nazębny 12 neandertalczyków i 52 ludzi współczesnych, którzy żyli w okresie od 100 000 lat temu do czasów obecnych. Dzięki słabej higienie jamy ustnej w odkładającym się kamieniu nazębnym zachował się interesujący naukowców materiał. Jego zbadanie nie było łatwe. Współautorka badań, Christina Warinner i jej zespół przez niemal 3 lata dostosowywali dostępne narzędzia do sekwencjonowania DNA oraz programy komputerowe do pracy z fragmentami, jakie udaje się pozyskać z prehistorycznego materiału. Ich praca przypominała układanie wymieszanego stosu puzzli, na który składały się puzzle z różnych zestawów, a część z nich całkowicie zniknęła. Naukowcom zależało na sukcesie, gdyż wiedzieli, że w tym stosie znajdą nieznane dotychczas informacje. Jesteśmy ograniczeni do badań obecnie istniejących bakterii. Całkowicie ignorujemy DNA z organizmów nieznanych lub takich, które prawdopodobnie wyginęły, mówi Warinner. W końcu udało się pozyskać fragmenty kodu genetyczne ze szczątków 46 badanych ludzi.
Kamień nazębny to idealne miejsce do poszukiwania dawnych mikroorganizmów. Bez regularnego mycia zębów zostają w nim bowiem uwięzione resztki pożywienia i innej materii organicznej. Zostają one zamknięte w kamieniu i są w ten sposób chronione przed zanieczyszczeniem, gdy ciało się rozkłada. To idealne miejsce do poszukiwania niezanieczyszczonych próbek.
Badacze znaleźli w ustach badanych osób bakterie z rodzaju Chlorobium. Ich współcześni kuzyni korzystają z fotosyntezy i żyją w stojącej wodzie w warunkach beztlenowych. Nie spotyka się ich w ludzkich ustach. Wydaje się, że zniknęły stamtąd przed 10 000 lat. Naukowcy przypuszczają, że Chlorobium albo trafiło do mikrobiomu ust paleolitycznych ludzi wraz z pitą przez nich wodą z jaskiń lub też było stałym elementem mikrobiomu przynajmniej niektórych z nich.
Jednak sama rekonstrukcja materiału genetycznego bakterii to nie wszystko. Na podstawie DNA możemy odgadywać, z jakich białek zbudowana była bakteria, ale już niekoniecznie to, jakie molekuły były przez te białka wytwarzane. Dlatego też naukowcy wyposażyli Pseudomonas protegens w parę prehistorycznych genów z kamienia nazębnego. Okazało się, że geny te doprowadziły do wytwarzania furanów przez P. protegens. Współczesne bakterie wykorzystują furany do przesyłania sygnałów, a badania sugerują, że podobnie robiły bakterie prehistoryczne.
Mimo że naukowcom udało się nakłonić współczesne bakterie do ekspresji genów bakterii prehistorycznych, to nie ma tutaj mowy o ożywianiu bakterii sprzed tysiącleci. Nie ożywiliśmy tych mikroorganizmów, zidentyfikowaliśmy za to kluczowe geny, które służyły im do wytwarzania interesujących nas molekuł, wyjaśnia Warinner.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Istnienie dużych różnic pomiędzy mikrobiomem jelit samców i samic norki amerykańskiej było olbrzymim zaskoczeniem dla naukowców. Sugeruje to bowiem, że u mięsożerców może istnieć nierozpoznana dotychczas różnica pomiędzy obiema płciami, co z kolei ma znaczenie dla badań nad dziką przyrodą.
To duże zaskoczenie, gdyż przewód pokarmowy mięsożerców jest bardzo krótki i prosty. Jest on znacznie krótszy i mniej poskręcany niż jelita zwierząt wszystko- i roślinożernych, które wyewoluowały bardziej złożony system do rozkładania materii roślinnej. A fakt, że jelita mięsożerców są tak proste oznacza,że jest mniej czasu na to, by układ odpornościowy – który różni się u samców i samic – mógł wpływać na zróżnicowanie mikroorganizmów. A mimo to widzimy znaczące różnice pomiędzy płciami u tego gatunku, mówi profesor Erin McKenney z Nort Carolina State University.
Z praktycznego punktu widzenia, odkrycie to jest niezmiernie ważne dla planowania przyszłych badań, dodaje główna autorka artykuły, profesor Diana Lafferty z Northern Michigan University. Specjaliści zajmujący się badaniem dziko żyjących zwierząt mięsożernych często używają technik nieinwazyjnych, np. zbierają i badają ich odchody. Zwykle nie wiemy, czy znalezione odchody pochodzą od samca czy samicy. Nasze odkrycie oznacza, że analizowanie mikrobiomu anonimowych próbek może nie dawać nam dokładnego obrazu badanej populacji. Będziemy musieli sprawdzać płeć zwierzęcia, by prawidłowo interpretować posiadane dane, wyjaśnia Lafferty.
Eksperci są zainteresowani mikrobiomem jelitowym dzikich zwierząt, gdyż na jego podstawie można ocenić zdrowie i dobrostan populacji. Możemy dzięki temu zrozumieć na przykład, jak zwierzęta reagują na zmiany środowiskowe, stwierdzają naukowcy.
Jednak takie badania nastręczają wiele trudności. Uczeni zastanawiają się na przykład, czy czas i temperatura nie wpływają na skład mikroorganizmów obecnych w odchodach. Czy np. szybko zebrane odchody można porównywać z tymi, zebranymi po kilku dniach?
Autorzy najnowszych badań wybrali amerykańską norkę jako modelowego mięsożercę, gdyż jest to gatunek, który można trzymać w niewoli, żywić standardową dietą, a ich jelita są podobne do jelit innych mięsożerców. W badaniu wzięło udział 5 samców i 5 samic. Wszystkie zwierzęta były w mniej więcej tym samym wieku, były zdrowe, trzymano je oddzielnie i karmiono taką samą dietą.
Odchody były zbierane natychmiast po ich wydaleniu. Każda próbka była dzielona na dwie części. Jedną część przechowywano w temperaturze poniżej temperatury zamarzania, drugą zaś w temperaturze powyżej 21 stopni Celsjusza. Codziennie, przez pięć kolejnych dni, sekwencjonowano DNA mikroorganizmów obecnych w próbkach.
Naukowców czekały dwie niespodzianki. Pierwszą z nich było spostrzeżenie, że ani czas ani temperatura nie powodowały znaczących zmian w mikrobiomie. To dobra wiadomość. Kilkudniowe odchody wciąż dostarczają dokładnych informacji umożliwiających ocenę składu mikrobiomu zwierzęcia, mówi McKennedy.
Drugą niespodzianką było zaś zauważenie dużej różnicy pomiędzy mikrobiomem samców i samic. Obie płci nie tylko mają w jelitach różne gatunki bakterii, lecz także te gatunki, które są dla nich wspólne, różnią się wielkością populacji. Naukowcy nie wiedzą, co jest przyczyną tych różnic.
Większość z obecnych badań nad mikrobiomem było robionych na wszystko- i roślinożercach. Nas interesuje mikrobiom mięsożerców. Sądziliśmy, że u tych zwierząt jest on bardzo prosty. Okazuje się, że tak nie jest, dodaje Lafferty.
Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Journal of Mammalogy.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Utrata różnorodności jelitowej flory bakteryjnej grozi poważnymi konsekwencjami, w tym chronicznymi chorobami. Niewiele jednak wiemy o tym, jak wyglądały mikrobiomy ludzi żyjących w epoce przedprzemysłowej. Wiemy natomiast, jak olbrzymią rolę odgrywa prawidłowy mikrobiom. Tymczasem autorzy najnowszych badań donoszą, że w ostatnim tysiącleciu doszło do poważnego „wymierania” w ludzkim mikrobiomie.
Już wcześniejsze badania wykazały, że społeczeństwa przemysłowe charakteryzuje zarówno mniejsze zróżnicowanie mikrobiomu jak i większe występowanie chorób chronicznych, jak cukrzyca czy otyłość. Dlatego też międzynarodowy zespół naukowy, w skład którego wchodzili specjaliści m.in. z Uniwersytetu Harvarda czy Instytutu Historii Człowieka im. Maxa Plancka, postanowił porównać skład genomu ludzi współczesnych z osobami, żyjącymi przed 1000-2000 lat.
Dotychczas próby rekonstrukcji mikrobiomu ludności sprzed epoki przemysłowej polegały na porównywaniu próbek odchodów współczesnych społeczności zbieracko-łowieckich ze współczesnymi społecznościami przemysłowymi. Badania takie pokazują, że społeczności łowiecko-zbierackie mają znacznie bardziej zróżnicowany mikrobim, a uboższy mikrobiom społeczności przemysłowych jest powiązany z występowaniem chorób cywilizacyjnych, jak np. alergie czy cukrzyca. Jednak badania takie nie dawały odpowiedzi na pytanie, jak bardzo mikrobiom współczesnych łowców-zbieraczy jest podobny do mikrobimu ludzi sprzed epoki przemysłowej.
Autorzy nowych badań dysponowali 8 dobrze zachowanymi niezanieczyszczonymi próbkami kału, datowanymi na lata 0–1000 n.e. Udało im się nie tylko wyizolować z nich genom bakterii, ale odróżnić też genom mikroorganizmów, które mieszkały w jelitach od tych, które znajdowały się w glebie i migrowały do odchodów.
W ten sposób uzyskali 181 genomów, które zarówno pochodziły sprzed wieków, jak i jelit ludzi. Okazało się, że wiele z obecnych w koprolitach bakterii jest podobnych do bakterii z mikrobiomu współczesnych łowców-zbieraczy, a wśród nich są gatunku powiązane z dietą bogatą w błonnik. Jednak zauważono też spore i bardzo ważne różnice. Po pierwsze bakterie z koprolitów nie zawierały markerów antybiotykooporności. Po drugie zaś, mikrobiom ludzi żyjących 1000 i 2000 lat temu był znacznie bardziej zróżnicowany, niż współczesnych łowców-zbieraczy, nie mówiąc już o mikrobiomie społeczeństw przemysłowych. Mieliśmy zaledwie 8 próbek z ograniczonego geograficznie i czasowo obszaru, a i tak aż 38% mikroorganizmów było nam nieznanych, mówi Aleksandar Kostic z Harvard Medical School.
Różnice są naprawdę duże. Na przykład bakterie z rodzaju Treponema nie występują w mikrobiomie osób z krajów uprzemysłowionych i rzadko występują u współczesnych łowców-zbieraczy. Były natomiast obecne w każdej próbce koprolitów. To sugeruje, że nie chodzi tutaj wyłącznie o zmiany diety, mówi Kostic. Uczony ma nadzieję, że w przyszłości uda się określić, w jaki sposób i dlaczego doszło do zniknięcia tych i innych bakterii z ludzkiego mikrobiomu.
Co więcej, obecne badania potwierdzają to, co właśnie zauważyła Christine Warinner, genetyk z Uniwersytetu Harvarda. Jest ona współautorką obecnych badań, a przed kilkoma dniami opublikowała inne badania, w których informuje, że na zębach neandertalczyków i wczesnych H. sapiens znalazła mikroorganizmy, których dotychczas nie znano. Badania takie pokazują, że u ludzi na całym świecie doszło do zmiany mikrobimu. Współczesne społeczności nieprzemysłowe, w tym ich mikrobiomy, nie powinny być uważane za dobre przybliżenie do badania naszych przodków, mówi genetyk Mathieu Groussin z Massachusetts Institute of Technology.
Badania te pokazują, że jeszcze w niedalekiej przyszłości nasze organizmy były zasiedlone przez znacznie bardziej zróżnicowane społeczności mikroorganizmów i mogły nie mieć czasu, by dostosować się do ich braku.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W 2010 roku japońska ekspedycja naukowa wybrała się do Wiru Południowopacyficznego (South Pacyfic Gyre). Pod nim znajduje się jedna z najbardziej pozbawionych życia pustyń na Ziemi. W pobliżu centrum SPG znajduje się oceaniczny biegun niedostępności. A często najbliżej znajdującymi się ludźmi są... astronauci z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Tutejsze wody są tak pozbawione życie, że 1 metr osadów tworzy się tutaj przez milion lat.
Centrum SPG jest niemal nieruchome, jednak wokół niego krążą prądy oceaniczne, przez które do centrum dociera niewiele składników odżywczych. Niewiele więc tutaj organizmów żywych.
Japońscy naukowcy pobrali z dna, znajdującego się 6000 metrów pod powierzchnią, rdzeń o długości 100 metrów. Mieli więc w nim osady, które gromadziły się przez 100 milionów lat.
Niedawno poinformowali o wynikach badań rdzenia. Tak, jak się spodziewali, znaleźli w osadach bakterie, było ich jednak niewiele, od 100 do 3000 na centymetr sześcienny osadów. Później jednak nastąpiło coś, czego się nie spodziewali. Po podaniu pożywienia bakterie ożyły.
Ożyły i zaczęły robić to, co zwykle robią bakterie, mnożyć się. Dwukrotnie zwiększały swoją liczbę co mniej więcej 5 dni. Powoli, gdyż np. bakterie E.coli dwukrotnie zwiększają w laboratorium swoją liczbę co około 20 minut). Jednak wystarczyło to, by po 68 dniach bakterii było 10 000 razy więcej niż pierwotnie.
Weźmy przy tym pod uwagę, że mówimy o bakteriach sprzed 100 milionów lat. O mikroorganizmach, które żyły, gdy planeta była opanowana przez dinozaury. Minęły cztery ery geologiczne, a one – chronione przed promieniowaniem kosmicznym i innymi wpływami środowiska przez kilometry wody – czekały w uśpieniu.
Jeśli teraz uświadomimy sobie, że 70% powierzchni planety jest pokryte osadami morskimi, możemy przypuszczać, że znajduje się w nich wiele nieznanych nam, uśpionych mikroorganizmów sprzed milionów lat.
Kolejną niespodzianką był fakt, że znalezione przez Japończyków bakterie korzystają z tlenu. Osady, z których je wyodrębniono, są pełne tlenu. Problemem w SPG nie jest zatem dostępność tlenu, a pożywienia.
To jednak nie koniec zaskoczeń. Okazało się, że wydobyte z osadów bakterie nie tworzą przetrwalników (endosporów). Bakterie przetrwały w inny sposób. Jeszcze większą niespodzianką było znalezienie w jednej z próbek dobrze funkcjonującej populacji cyjanobakterii z rodzaju Chroococcidiopsis. To bakterie potrzebujące światłą, więc zagadką jest, jak przetrwały 13 milionów lat w morskich osadach na głębokości 6000 metrów. Z drugiej strony wiemy, że jest niektórzy przedstawiciele tego rodzaju są wyjątkowo odporni. Tak odporny, że niektórzy mówią o wykorzystaniu ich do terraformowania Marsa.
Biorąc uwagę niewielkie przestrzenie z powietrzem wewnątrz osadów, brak endosporów i szybkie ożywienie, naukowcy przypuszczają, że bakterie pozostały żywe przez 100 milionów lat, jednak znacząco spowolniły swój cykl życiowy. To zaś może oznaczać, że... są nieśmiertelne.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wirusy to najbardziej rozpowszechnione jednostki biologiczne na Ziemi. Z badań Wellcome Sanger Institute i European Bioinformatics Institute dowiadujemy się, że w jelitach ludzi żyje aż 140 000 gatunków wirusów. Ponad połowa z nich była dotychczas nieznana nauce.
Badania przeprowadzono na 28 000 próbek mikrobiomu pobranych od ludzi w różnych częściach świata. Liczba i różnorodność wirusów zaskoczyły naukowców. Dokładniejsze scharakteryzowanie wirusów pozwoliło na stworzenie Gut Phage Database (GPD), która zostanie udostępniona i będzie ważnym narzędziem dla specjalistów badających zarówno mikrobiom jelit, jak i jego wpływ na ludzkie zdrowie.
Nie od dzisiaj wiadomo, że pod wpływem mikrobiomu matka może odrzucić nowo narodzone dziecko, może rozwinąć się rak piersi, że mikrobiom wpływa na pracę układu odpornościowego, a jego zmiany prowadzą do zaburzeń snu i podwyższonego ciśnienia.
Autorzy najnowszych badań zauważają, że większość zidentyfikowanych przez nich gatunków wirusów zamieszkujących ludzki przewód pokarmowy, to wirusy, których materiałem genetycznym jest DNA, zatem materiał inny niż ten u większości znanych przeciętnemu człowiekowi patogenów jak SARS-CoV-2 czy Zika, które są wirusami RNA. Po drugie, badane próbki pochodziły od osób zdrowych, u których nie występowała żadna wspólna choroba. To fascynujące przekonać się, jak wiele nieznanych gatunków wirusów żyje w naszych jelitach oraz spróbować odnaleźć związki pomiędzy nimi jak i pomiędzy nimi, a ludzkim zdrowiem, mówi doktor Alexandre Almeida.
Naukowcy odkryli przy okazji drugi najbardziej rozpowszechniony klad wirusów. Klady są to grupy organizmów mające wspólnego przodka. Nowo odkryty klad został nazwany Gubaphage. Liczebnością ustępuje on tylko kladowi crAssphage, odkrytemu w 2014 roku.
Oba te klady wirusów wydają się infekować te same typy bakterii zamieszkujących nasze jelita. Jednak bez dalszych badań trudno określić, jaką rolę w mikrobiomie odkrywają Gubphage.
Stworzona dzięki nowym badaniom baza GPD zaweira informacje o 142 809 genomach wirusów.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.