Из зубного камня людей палеолита извлекли геномы неизвестных бактерий, а затем «оживили»
Команда ученых из Германии и США выделила генетические профили бактерий, которые оказались окаменевшими в зубах древних людей. Затем некоторые функции этих доселе неизвестных микроорганизмов смогли «оживить» в лаборатории и даже получить новое, неизвестное вещество природного происхождения. Об этом сообщили в Институте по исследованию натуральных продуктов и биологии инфекций им. Лейбница (Германия), научная статья вышла в Science.
Исследователи реконструировали бактериальные геномы, заключенные в зубном камне 12 неандертальцев, живших от 102 000 до 40 000 лет назад, 34 представителей нашего вида людей, живших от 30 000 до 150 лет назад. В качестве контрольной группы использовался зубной камень 18 современных живых людей.
Зубной камень — это единственное в теле человека, что регулярно окаменевает в течение жизни, превращая живой зубной налет в кладбище минерализованных бактерий. Когда организм умирает, его ДНК быстро деградирует и распадается на множество крошечных кусочков. Ученые могут идентифицировать некоторые из этих фрагментов, сопоставляя их с базами данных. Но если бактерия вымерла тысячелетия назад и неизвестна современной науке, ее, соответственно, нет в этих базах данных. Однако недавние достижения в области вычислительной техники позволяют собирать фрагменты ДНК воедино — как кусочки головоломки — для того, чтобы реконструировать неизвестные гены и геномы.
Спустя три года тестирования и оптимизации авторы работы достигли прорыва, получив участки реконструированной ДНК длиной более 100 000 пар оснований и восстановив широкий спектр древних генов и геномов.
Исследователи обнаружили многочисленные виды бактерий полости рта, которые живут и сейчас, но также другие экзотические виды, геномы которых ранее не были описаны. Среди них был, например, неизвестный представитель рода Chlorobium, который был обнаружен в зубном камне семи палеолитических сапиенсов и неандертальцев. Было обнаружено, что все семь геномов Chlorobium содержат кластер генов с неизвестной функцией.
Команда использовала инструменты молекулярной биотехнологии, чтобы позволить живым бактериям производить химические вещества, закодированные древними неизвестными генами. Подход был применен к древним бактериям впервые и сразу привел к открытию нового семейства микробных природных продуктов, которые исследователи назвали «палеофуранами». Подобные вещества планируют использовать для разработки новых антибиотиков.