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近日，美國科學(xué)家重建了數(shù)十名古人類的口腔微生物群落，重組了已滅絕的微生物基因。古微生物基因的恢復(fù)有可能揭示人類的生活方式與細(xì)菌的關(guān)系。
文 | 安德魯?柯里（Andrew Curry）
編輯 | 劉佳玉
牙菌斑能保存 DNA，并完好封存數(shù)千年。
大約 19,000 年前，一名婦女死于西班牙北部，因被掩埋在天然赭石中，被染成紅色，考古學(xué)家稱她為“紅夫人”。紅夫人的牙齒被科學(xué)家用于研究已經(jīng)滅絕的細(xì)菌及其化學(xué)產(chǎn)物。
科學(xué)家成功重建古人類口腔微生物 DNA
從牙結(jié)石和牙齒上的堅(jiān)硬牙菌斑中，研究人員成功地恢復(fù)和重建了紅夫人和其他幾十個(gè)古人類口腔中的細(xì)菌的遺傳物質(zhì)。
這項(xiàng)研究成功復(fù)制了細(xì)菌產(chǎn)生的幫助消化營養(yǎng)物質(zhì)的酶。
意大利特倫托大學(xué)的生物學(xué)家尼古拉?塞加塔（Nicola Segata）表示，飲食的改變和抗生素的使用極大地改變了現(xiàn)代人類的微生物組。他說：“對(duì)古代微生物進(jìn)行測(cè)序并重新創(chuàng)造它們的化學(xué)產(chǎn)物將幫助我們確定人類微生物組在過去可能具有哪些功能，而我們又失去了哪些功能?！钡湼绫竟髮W(xué)的分子古生態(tài)學(xué)家米克爾?溫特?彼澤森（Mikkel Winther Pedersen）補(bǔ)充說，恢復(fù)這些“消失”的基因可能對(duì)設(shè)計(jì)出新的疾病治療方法有所幫助。
這項(xiàng)研究揭示了在抗生素和加工食品出現(xiàn)之前，哪些微生物物種可能與人類共存。但研究人員只能使用現(xiàn)代微生物作為參考，也限制了古微生物組的復(fù)制和重建?！拔覀兊难芯恐荒軈⒖棘F(xiàn)有的已知細(xì)菌，這使細(xì)菌重組受到了一定的限制，”美國哈佛大學(xué)遺傳學(xué)家克里斯蒂娜?沃納（Christina Warinner）說，“我們可能忽略了未知或可能已滅絕的生物的 DNA?！?/p>
古微生物為什么從人體中消失？
沃納團(tuán)隊(duì)將銅綠假單胞菌與一對(duì)古老的基因結(jié)合起來，制造出了能產(chǎn)生呋喃分子的蛋白質(zhì)，現(xiàn)代細(xì)菌被認(rèn)為利用呋喃來傳遞細(xì)胞信號(hào)。這項(xiàng)研究表明，古細(xì)菌也具有同樣的作用。
沃納重建的微生物與口腔微生物組似乎格格不入，這個(gè)微生物是一種綠藻細(xì)菌，它的現(xiàn)代近親通用光合作用可在微量光線的環(huán)境中生存，生活在厭氧條件下，例如死水。這種微生物并沒有出現(xiàn)在現(xiàn)代人的口腔里，似乎在大約 10,000 年前就從古代人類身上消失了。
研究人員提出了幾種假設(shè)：這種細(xì)菌可能因古人類在洞穴附近喝水而進(jìn)入口腔，也或者它曾經(jīng)是某些人類古老口腔微生物組的正常組成部分，依靠穿透臉頰的微弱光線生存。
牙菌斑是尋找古老微生物的理想場(chǎng)所。牙齒會(huì)將剩余的食物和其他有機(jī)物包裹在牙齒的礦物質(zhì)晶格中，這既有助于保存 DNA，又能保護(hù) DNA 免受污染。
古代微生物基因的恢復(fù)有可能揭示人類與細(xì)菌的關(guān)系。人類與微生物和寄生蟲共同進(jìn)化了數(shù)十萬年。古代微生物產(chǎn)生的化合物可能在消化和免疫反應(yīng)中發(fā)揮了重要作用。
參考文獻(xiàn)：
https://www.science.org/content/article/lost-microbial-genes-found-dental-plaque-ancient-humans
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