Istraživači sa Triniti koledža u Dablinu pronašli su izuzetno očuvane mikrobiome iz dva zuba stara 4.000 godina, pronađenih u irskoj krečnjačkoj pećini. Genetske analize ovih mikrobioma otkrivaju velike promene u oralnom mikrookruženju od bronzanog doba do danas. Oba zuba su pripadala istoj muškoj osobi i takođe su pružili snimak njegovog oralnog zdravlja.
Studija, sprovedena u saradnji sa arheolozima sa Atlantskog tehnološkog univerziteta i Univerziteta u Edinburgu, objavljena je u Molekularnoj biologiji i evoluciji. Autori su identifikovali nekoliko bakterija povezanih sa oboljenjem desni i obezbedili prvi visokokvalitetni drevni genom Streptococcus mutans, glavnog krivca za karijes.
Dok je S. mutans veoma česta u savremenim ustima, izuzetno je retka u drevnim genomskim zapisima. Jedan od razloga za to može biti priroda vrste koja proizvodi kiselinu. Ova kiselina kvari zub, ali takođe uništava DNK i sprečava fosilizaciju plaka. Dok se većina drevnih oralnih mikrobioma dobija iz fosilizovanog plaka, ova studija je direktno ciljala na zub.
Drugi razlog za oskudicu S. mutans u drevnim ustima može biti nedostatak povoljnih staništa za ovu vrstu koja voli šećer. Porast zubnih karijesa se vidi u arheološkim zapisima nakon usvajanja poljoprivrede žitarica pre hiljadama godina, ali daleko dramatičniji porast dogodio se tek u poslednjih nekoliko stotina godina, tokom kojih je slatka hrana uvedena u mase.
Uzorkovani zubi bili su deo većeg skeletnog sklopa koji je iskopao iz pećine Kilurag, okrug Limerik, pokojni Piter Vudman sa Univerzitetskog koledža Kork. Dok su drugi zubi u pećini pokazali uznapredovali karijes, na uzorkovanim zubima nisu bile vidljive šupljine. Međutim, jedan zub je proizveo neviđenu količinu DNK S. mutans, što je znak ekstremne neravnoteže u oralnoj mikrobnoj zajednici.
„Bili smo veoma iznenađeni kada smo videli tako veliko obilje S. mutans u ovom zubu starom 4.000 godina“, rekla je dr Lara Kasidi, docent na Triniti školi za genetiku i mikrobiologiju i viši autor studije. „To je izuzetno retko otkriće i sugeriše da je ovaj čovek bio u velikom riziku od razvoja karijesa neposredno pre smrti.“
Istraživači su takođe otkrili da su druge vrste streptokoka praktično odsutne iz zuba. Ovo ukazuje da je prirodna ravnoteža oralnog biofilma bila poremećena – mutani su nadmašili druge streptokoke, što je dovelo do stanja pre bolesti.
Tim je takođe pronašao dokaze koji podržavaju hipotezu o „nestajanju mikrobioma“, koja predlaže da su savremeni mikrobiomi manje raznovrsni od onih naših predaka. Ovo je razlog za zabrinutost, jer gubitak biodiverziteta može uticati na zdravlje ljudi. Dva zuba iz bronzanog doba proizvela su veoma divergentne sojeve Tannerella forsithie, bakterije umešane u bolesti desni.
„Ovi sojevi iz jednog drevnog usta su se više genetski razlikovali jedan od drugog od bilo kog para modernih sojeva u našem skupu podataka, uprkos savremenim uzorcima koji potiču iz Evrope, Japana i SAD“, objasnila je Iseult Jackson, dr. kandidat na Trinitiju i prvi autor studije. „Ovo predstavlja veliki gubitak u raznolikosti i onaj koji treba da bolje razumemo.“
Veoma malo potpunih genoma oralnih bakterija je pronađeno pre srednjeg veka. Karakterišući praistorijsku raznolikost, autori su uspeli da otkriju dramatične promene u oralnom mikrookruženju koje su se od tada dogodile.
Dr Kesidi je dodao: „Tokom poslednjih 750 godina, jedna loza T. forsithia je postala dominantna širom sveta. Ovo je znak prirodne selekcije, gde jedna vrsta brzo raste u učestalosti zbog neke genetske prednosti koju ima u odnosu na druge Sojevi T. forsithia od industrijske ere pa nadalje sadrže mnogo novih gena koji pomažu bakterijama da kolonizuju usta i izazovu bolest.
„S. mutans je takođe prošao kroz nedavne ekspanzije loza i promene u sadržaju gena u vezi sa patogenošću. Ovo se poklapa sa masovnom potrošnjom šećera od strane čovečanstva, iako smo otkrili da su moderne populacije S. mutans ostale raznovrsnije, sa dubokim podelama u S. mutans evoluciono drvo koje datira pre Kiluragovog genoma.“
Naučnici veruju da je to vođeno razlikama u evolucionim mehanizmima koji oblikuju raznolikost genoma kod ovih vrsta.
„S. mutans je veoma vešt u razmeni genetskog materijala između sojeva“, rekao je dr Kesidi. „Ovo znači da se povoljna inovacija može proširiti na loze S. mutans kao nova tehnologija. Ova sposobnost lakog deljenja inovacija može objasniti zašto ova vrsta zadržava mnogo različitih linija, a da jedna ne postane dominantna i zameni sve druge.“
U stvari, obe ove bakterije koje izazivaju bolesti dramatično su se promenile od bronzanog doba do danas, ali izgleda da su nedavne kulturne tranzicije u industrijskoj eri imale ogroman uticaj.
