Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Mikrobiom pozwala określić wiek człowieka
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Medycyna
-
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
Prędkość pracy naszego mózgu nie zmienia się przez dziesięciolecia. Analiza danych z online'owego eksperymentu, w którym udział wzięło ponad milion osób dowodzi, że pomiędzy 20. a 60. rokiem życia tempo przetwarzania informacji przez mózg pozostaje na tym samym poziomie. Praca mózgu ulega spowolnieniu dopiero w późniejszym wieku. Wyniki badań każą więc podać w wątpliwość przekonanie, jakoby spadek tempa przetwarzania informacji przez mózg rozpoczynał się już we wczesnej dorosłości.
Panuje przekonanie, że im jesteśmy starsi, tym wolniej reagujemy na bodźce zewnętrzne. Jeśli by tak było, to tempo przetwarzania informacji przez mózg musiałoby być największe w wieku około 20 lat, a później by się zmniejszało, mówi doktor Mischa von Krause, która wraz z doktorem Stefanem Radevem stała na czele grupy badawczej. Naukowcy z Instytutu Psychologii Uniwersytetu w Heidelbergu postanowili zweryfikować przekonanie o spadku tempa przetwarzania informacji. W tym celu przyjrzeli się wynikom dużego amerykańskiego eksperymentu przeprowadzonego online. Amerykanie badali w nim uprzedzenia, a jego uczestnicy – ostatecznie w eksperymencie wzięło udział ponad milion osób – mieli sortować zdjęcia ludzi, przypisując je do różnych kategorii.
Niemieckich uczonych nie interesowała sama kategoryzacja. Przyjrzeli się za to czasowi reakcji i zmierzyli dzięki temu tempo podejmowania decyzji. Podczas analizy danych naukowcy zauważyli, że co prawda średni czas reakcji zwiększał się wraz z wiekiem badanych, jednak za pomocą modelu matematycznego wykazali, że za wydłużanie się tego czasu nie odpowiada spadek tempa pracy mózgu. Starsze osoby reagowały wolniej, gdyż bardziej koncentrowały się na temacie i dłużej rozważały odpowiedź, nie chcąc popełnić pomyłki, mówi von Kruse. Ponadto z wiekiem obniżają się nasze zdolności motoryczne, zatem już po podjęciu decyzji odnośnie odpowiedzi, osoby starsze potrzebują więcej czasu, by nacisnąć przycisk.
Średnie tempo przetwarzania informacji przez mózg nie ulega poważniejszemu zwiększeniu pomiędzy 20. a 60. rokiem życia. Przez większość życia nie musimy obawiać się spadku szybkości pracy naszego mózgu, mówi von Krause. Autorzy wcześniejszych badań zwykle uznawali, że postępujący z wiekiem wolniejszy czas reakcji to dowód na spowolnienie przetwarzania informacji przez mózg. Dzięki zastosowaniu modelu matematycznego wykazaliśmy, że istnieją alternatywne wyjaśnienia, które lepiej pasują do obserwowanych zjawisk, dodaje uczona.
Praca niemieckich naukowców może być punktem wyjścia do kolejnych badań. Pokazuje ona na przykład, że tempo reakcji może znacząco różnić się w obrębie jednej grupy wiekowej. Warto by więc było poznać odpowiedź na pytanie, dlaczego tak się dzieje. Ponadto specjaliści niezaangażowani we wspomniane badania zwracają uwagę na ich ograniczenia. Profesor David Madden z Duke University zauważył, że powinno się przeanalizować wyniki eksperymentów, w czasie których badani mieli do wykonania różne rodzaje zadań naukowych, by stwierdzić, jakie wzorce pojawią się w zależności od zadania.
Z kolei doktor Malaz Boustani z Regenstrief Institute podkreślił, że z analizy nie wyeliminowano możliwych wczesnych objawów choroby Alzheimera, zatem nie było możliwe stwierdzenie, czy obserwowany po 60. roku życia spadek tempa pracy mózgu był powodowany samym wiekiem czy też rozwijającą się chorobą neurodegeneracyjną.
« 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
Wydawałoby się, że zdolność do wytwarzania nasion, owoców czy orzechów będzie rosła wraz ze wzrostem drzew. Badania prowadzone przez naukowców z 13 krajów z całego świata nie potwierdzają jednak tej hipotezy.
Naukowcy zbadali prawie 600 gatunków drzew. Okazało się, że u około 80 proc. z nich płodność osiągała wartość szczytową, gdy drzewa były umiarkowanej wielkości. Potem zaczynała spadać. Pozostałe 20 proc. gatunków niekoniecznie posiada sekretny „eliksir młodości” – zaznaczają naukowcy. I dodają, że gatunki te prawdopodobnie również doświadczają spadku płodności w pewnym wieku. Jednak, aby to stwierdzić, nie ma na razie wystarczająco wielu danych na temat starszych, większych drzew z tej grupy gatunków.
Publikacja autorstwa 59 badaczy z 13 krajów (Chile, Włoch, Kanady, Polski, Francji, Hiszpanii, Szwajcarii, Japonii, Słowenii, Niemiec, Panamy, Portoryko i USA) ukazała się niedawno na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Jednymi z autorów są dr hab. Michał Bogdziewicz z Wydziału Biologii UAM w Poznaniu, dr hab Magdalena Żywiec i Łukasz Piechnik z Instytutu Botaniki im. Władysława Szafera PAN w Krakowie oraz dr Mateusz Ledwon z Instytutu Systematyki i Ewolucji Zwierząt PAN w Krakowie.
Owoce i orzechy drzew stanowią 3 proc. diety człowieka. Są również ważne dla wielu ptaków i małych ssaków, a nasiona drzew są niezbędne do regeneracji lasów. Aby skutecznie zarządzać tymi zasobami i je chronić, musimy wiedzieć, czy prawdopodobne jest wystąpienie spadku płodności oraz w jakim rozmiarze lub wieku może się taki spadek pojawić – mówi kierujący badaniami, dr Tong Qiu z Nicholas School of the Environment na Duke University (USA), cytowany w informacji prasowej związanej z publikacją, przesłanej PAP przez UAM.
Odpowiedź na to pozornie proste pytanie pozostawała jednak dotychczas w sferze domysłów.
Z jednej strony jest niezwykle nieprawdopodobne, aby płodność drzew wzrastała w nieskończoność wraz z wiekiem i wielkością, biorąc pod uwagę to, co wiemy o starzeniu się lub pogarszaniu się funkcji fizjologicznych związanym z wiekiem u ludzi i innych organizmów wielokomórkowych – zauważa James S. Clark, profesor nauk o środowisku z Nicholas School of the Environment na Duke University w Durham (USA).
Z drugiej strony, ściśle mówiąc, nie było jednoznacznych dowodów, aby to obalić – zauważa dr hab. Michał Bogdziewicz, biolog z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, cytowany w informacji prasowej.
Clark zwraca uwagę, że wiele upraw drzew owocowych jest wymienianych co dwie lub trzy dekady, i że istnieją trudności w monitorowaniu produkcji nasion na drzewach rosnących poza uprawą. Właśnie dlatego większość dotychczasowych badań dotyczących płodności drzew opierała się na zestawach danych, które zawierały głównie młodsze drzewa, które są wciąż zbyt małe lub średnie. Nie mając wystarczających danych na temat produkcji nasion na późniejszych etapach rozwoju osobników naukowcy szacowali te liczby na podstawie średnich z wcześniejszych etapów.
Problem polega na tym, że drzewa niekoniecznie produkują regularną liczbę nasion każdego roku, niezależnie od wielkości i wieku. Mogą występować ogromne różnice z roku na rok i pomiędzy drzewami – od zera nasion w jednym roku do milionów w następnym. Tak więc wykorzystanie średnich obserwacji z przeszłości do prognozowania przyszłej produkcji może prowadzić do sporych błędów – podkreślają naukowcy.
Nowe badanie – jak informują jego autorzy – pozwala uniknąć tego problemu, gdyż zawiera syntezę danych dotyczących produkcji nasion dla 585 670 drzew z 597 gatunków monitorowanych za pośrednictwem sieci MASTIF (Masting Inference and Forecasting). Michał Bogdziewicz z UAM jest jednym z członków tej dynamicznie rozwijającej się grupy badawczej. W ramach stypendium badawczego Bekkera finansowanego przez NAWA przez najbliższe dwa lata będzie pracował w laboratorium Clarka - informuje UAM.
Globalna baza danych stworzona przez sieć zawiera szczegółowe dane, obejmujące często wiele dziesięcioleci wstecz, a dotyczące rocznej produkcji nasion przez drzewa rosnące w ponad 500 różnych miejscach w Ameryce Północnej, Ameryce Południowej, Azji, Europie i Afryce. Nowe obserwacje można łatwo do bazy danych. Może to zrobić każdy.
Dostęp do tak ogromnego repozytorium surowych danych umożliwił Qiu, Clarkowi i ich współpracownikom opracowanie skalibrowanego modelu, aby i dokładnie obliczyć długoterminową płodność drzew.
Dla większości badanych przez nas gatunków, w tym ludzi, jedną z najbardziej podstawowych zmiennych, które mierzymy, jest wskaźnik urodzeń. Dla zwierząt często jest to proste – liczysz jaja w gnieździe lub szczenięta w miocie. Ale kiedy chodzi o drzewa, jest to trudniejsze. Bardzo trudno jest bezpośrednio obserwować, ile nasion jest produkowanych – wyobraźmy sobie liczenie wszystkich żołędzi na 100 letnim buku. Jak pokazuje to badanie, przybliżanie również nie działa. Potrzebny jest inny sposób. Nasz model może rozwiązać ten problem – powiedział Clark.
« 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
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.