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Antichi coproliti rivelano un “evento di estinzione” nei batteri intestinali umani

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Ogni pasto che mangi viene digerito con l’aiuto dei numerosi batteri che affollano il tuo intestino. Quando hai finito di digerire, anche quei batteri fanno parte di ciò che viene escreto. Ora, mucchi di feci secche, vecchi di mille anni, ci stanno fornendo informazioni su come gli ecosistemi batterici nell’intestino umano sono stati alterati da servizi igienico-sanitari, alimenti lavorati e antibiotici.

In uno studio pubblicato su Nature, i ricercatori hanno presentato le analisi effettuate sul DNA ricavato da questi antichi coproliti, o feci conservate, trovati sul retro di rifugi rocciosi nello Utah e in Messico. I dati raccolti stanno permettendo agli scienziati di dare un primo sguardo approfondito sulle antiche comunità batteriche intestinali, spiega Justin Sonnenburg, biologo della Stanford University. “Queste paleofeci sono l’equivalente di una macchina del tempo“.

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I dati suggeriscono che, nell’ultimo millennio, l’intestino umano ha sperimentato un “evento di estinzione“, perdendo dozzine di specie e diventando significativamente meno diversificato, afferma l’autore principale e microbiologo della Harvard Medical School Aleksandar Kostic.

Studi precedenti hanno utilizzato i batteri intestinali degli odierni cacciatori-raccoglitori e pastori come pietra di paragone per dedurre la composizione del microbioma umano in epoche lontane. La loro diversità microbica supera di gran lunga quella delle persone nelle società industriali, ed i ricercatori hanno collegato questa “povertà del microbioma intestinale” di scarsa variabilità a tassi più elevati di “malattie della civiltà“, tra cui diabete, obesità e allergie. 

Ma queste deduzioni non chiarivano quanto gli uomini che vivono in ambienti non industriali moderni abbiano in comune con gli esseri umani vissuti in epoca preindustriale. “Volevamo davvero essere in grado di tornare indietro nel tempo e vedere quando si sono verificati quei cambiamenti [nel moderno microbioma intestinale] e cosa li causa“, afferma la genetista dell’Università di Harvard Christina Warinner, coautrice dell’articolo. “È il cibo stesso? Si tratta della sua elaborazione, degli antibiotici, dei servizi igienico-sanitari?“.

Lo studio sui coproliti

Il team internazionale ha analizzato otto antichi coproliti preservati dall’aridità e dalle temperature stabili in tre rifugi rocciosi in Messico e negli Stati Uniti sud-occidentali. I ricercatori hanno datato al radiocarbonio i campioni, alcuni dei quali sono stati scavati quasi 100 anni fa e conservati in un museo, tra lo 0 d.C. e il 1000 d.C.. Meradeth Snow, un antropologo molecolare dell’Università del Montana, a Missoula, poi ha reidratato minuscoli frammenti di feci, recuperando filamenti di DNA più lunghi rispetto alle precedenti analisi su paleofeci.

I primi tentativi di analizzare l’antico microbioma intestinale erano stati vanificati dalla sfida di separare il DNA batterico dell’intestino antico da quello dei microbi che avevano invaso il suolo circostante dopo la deposizione delle feci, afferma Marsha Wibowo, Ph.D. studente al Joslin Diabetes Center di Harvard, che ha analizzato il DNA. 

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WibiWo ha individuato le antiche specie intestinali concentrandosi sul DNA che era stato danneggiato dal tempo e sulle sequenze di batteri noti per essere associati all’intestino dei mammiferi. Alcuni degli antichi DNA non erano familiari, tuttavia, rappresentando evidentemente tipi di batteri estinti mai visti prima.

I coproliti hanno prodotto 181 genomi antichi che probabilmente provengono da un intestino umano. Molti assomigliavano a quelli che si trovano oggi nei campioni intestinali non industriali, comprese le specie associate a diete ricche di fibre. Pezzi di cibo nei campioni hanno confermato che la dieta degli antichi includeva mais e fagioli, tipici dei primi agricoltori nordamericani. Campioni di un sito nello Utah suggerivano una “dieta da carestia” più varia e ricca di fibre, tra cui fichi d’india, ricegrass e cavallette.

Ma gli antichi microbiomi, inoltre, si distinguono dalle loro controparti moderne, ad esempio perché privi di marcatori per la resistenza agli antibiotici. Ed erano notevolmente più vari, includendo dozzine di specie di batteri sconosciuti. “Solo in questi otto campioni provenienti da una geografia e da un periodo di tempo relativamente ristretti, abbiamo trovato il 38% di nuove specie“, afferma Kostic.

I batteri del treponema, ad esempio, sono praticamente sconosciuti nel microbioma intestinale della nostra epoca e compaiono solo occasionalmente nelle persone che oggi vivono stili di vita non industriali, ma “sono presenti in ogni singolo campione di paleofeci, in tutti i siti geografici“, dice Kostic. “Ciò suggerisce che non è solo la dieta a dare forma alle cose“. 

I ricercatori sperano che i futuri esperimenti sui coproliti di altri periodi di tempo consentiranno di isolare quando si sono verificati i cambiamenti più grandi e cosa li ha provocati.

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I risultati fanno eco a un altro studio di campioni molto più vecchi di Warinner e colleghi pubblicato questa settimana, che riportava il DNA di microbi precedentemente non identificati sui denti dei Neanderthal e dei primi esseri umani moderni.

I nuovi dati ricavati dagli antichi coproliti mostrano che a nessuno sul pianeta oggi sono state risparmiate modifiche al proprio microbioma. “Le popolazioni non industriali, compresi i loro microbiomi, non dovrebbero essere considerate proxy per i nostri antenati“, afferma il genetista del Massachusetts Institute of Technology, Mathieu Groussin.

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I risultati suggeriscono anche che abbiamo perso molti aiutanti microbici nel recente passato e il nostro corpo potrebbe non aver avuto il tempo di adattarsi. “Questo studio ci offre un gold standard per verificare quali specie abbiamo perso“, dice Sonnenburg.

Poiché le feci non sono considerate resti umani ai sensi della legge statunitense, afferma Warinner, all’inizio si è discusso poco sull’etica della ricerca. Ma quando il gruppo ha contattato diverse dozzine di tribù nel sud-ovest, alcuni hanno detto che i campioni erano un collegamento con i loro antenati ed erano sconvolti di non essere stati consultati prima. Lo studio ora include una dichiarazione etica, la prima per un articolo paleofeci.

C’è anche un altro problema: gli approfondimenti sull’intestino antico potrebbero un giorno informare gli sforzi commerciali per rimodellare i microbiomi moderni. Ciò solleva complesse domande su chi possiede tali dati. “Si suppone che sia uno spreco, ma contiene DNA e profili di diversità microbica. Forse quella cacca è letteralmente oro. Stiamo entrando in una nuova zona grigia.”

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