Новое исследование, представлено в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society B, стало первым в своем роде, в рамках которого метод обнаружения древних бактерий использовался для оценки кишечного микробиома из двух средневековых туалетов. Данные помогают понять, какими были микробиомы сельскохозяйственных популяций доиндустриальной эпохи. Это может дать информацию для оценки здоровья микробиома современного человека.
В более ранних исследованиях ученые уже подчеркивали, что жители индустриальных обществ и сообществ охотников-собирателей имели различный по составу микробиом. Это в очередной раз доказывает, что индустриальный скачок виновен в ряде заболеваний. В частности, речь идет о воспалительных заболеваниях кишечника, аллергиях и ожирении. Новые данные подтверждают эту гипотезу и демонстрируют, что древние отхожие места могут быть кладезей биомолекулярной информации.
Пирс Митчелл из Кембриджского университета специализируется на содержимом кишечника людей прошлого посредством анализа необычных субстратов. Изучая под микроскопом содержимое археологических туалетов и иссушенные фекалии, он и его команда узнали много о кишечных паразитах, которые докучали нашим предкам.
«Микроскопический анализ может показать яйца паразитических червей, которые жили в кишечнике, но многие микробы слишком малы, чтобы их можно было увидеть», – рассказывает Митчелл. «Если мы хотим определить, что составляет здоровый микробиом современных людей, мы должны начать изучать микробиомы наших предков, которые жили до использования антибиотиков, фастфуда и других атрибутов индустриализации».
Кирстен Бос, специалист по ДНК древних бактерий из Института истории человечества Макса Планка и соруководитель исследования, сначала скептически отнеслась к возможности проверки содержимого туалетов, которыми давно перестали пользоваться.
«Вначале мы не были уверены, сохранились ли молекулярные сигнатуры содержимого кишечника в течение сотен лет. Многие из наших успехов в извлечении древних бактерий до сих пор происходили из кальцифицированных тканей, таких как кости и зубной камень, которые могут сохраниться в сложных условиях», – рассказывает Бос. «Я надеялась, что данные поменяют мое мнение».
Для анализа команда выбрала использующиеся в 14-15 веках туалеты. В частности в Иерусалиме, Израиль и Риге, Латвия. Для начала нужно было отделить кишечный микробиом от бактерий, присутствующих в почве, которые всегда захватываются при проведении раскопок.
Был идентифицирован большой набор бактерий, архей, простейших, паразитических червей, грибов и других организмов, включая многие таксоны, которые встречаются и у современных людей. «Похоже, туалеты действительно являются ценными источниками как микроскопической, так и молекулярной информации», – заключает Бос.
Сюзанна Сабин, аспирантка MPI-SHH, которая была соруководителем исследования, сравнила ДНК туалета с ДНК из других источников, включая микробиомы промышленных популяций и популяций собирателей, а также сточные воды и почву.
«Микробиомы, которые мы выделили в Иерусалиме и Риге имеют много общего. При этом они схожи с микробиомом современных жителей сообществ собирателей-охотников и индустриальных обществ. При этом имеющиеся различия позволяют формировать уникальную группу. У нас нет современных источников, которые давали бы так много микробиологической информации», – отмечает она.
Извлечение материала из туалетов, которыми пользовались многие жители средневековья, позволило получить представлено о микробиоме целого сообщества.
«Данные образцы предлагают больше репрезентативной информации о населении данных регионов, чем отдельные», – рассказывает Митчелл. «Использование световой микроскопии, а также анализа древней ДНК позволили идентифицировать составляющие кишечного микробиома людей, живущих столетия назад».
Несмотря на воодушевляющие результаты нового подхода, остаются и некоторые проблемы.
«Нам потребуется гораздо больше исследований на других археологических объектах и в другие периоды времени, чтобы полностью понять, как микробиом менялся в группах людей», – рассказывает Бос. «Тем не менее, мы сделали важный шаг, продемонстрировав, что восстановление ДНК кишечного микробиома из туалетов прошлого может работать».