En fortælling om to kloakhuler:DNA afslører tarmsundhed i middelalderens Europa og Mellemøsten

En ny undersøgelse offentliggjort i denne uge i tidsskriftet Philosophical Transactions of the Royal Society B demonstrerer et første forsøg på at bruge metoderne til antikke bakteriel detektion, banebrydende i undersøgelser af tidligere epidemier, at karakterisere den mikrobielle mangfoldighed af antikke tarmindhold fra to middelalderlatriner. Resultaterne giver indsigt i mikrobiomer af præ-industrielle landbrugsbefolkninger, som kan give tiltrængt kontekst til fortolkning af moderne mikrobiomers sundhed.

I årenes løb, videnskabsmænd har bemærket, at de, der lever i industrialiserede samfund, har et bemærkelsesværdigt anderledes mikrobiom sammenlignet med jæger-samlersamfund rundt om i verden. Fra dette, en voksende mængde bevis har knyttet ændringer i vores mikrobiom til mange af sygdommene i den moderne industrialiserede verden, såsom inflammatorisk tarmsygdom, allergier, og fedme. Den nuværende undersøgelse hjælper med at karakterisere ændringen i tarmmikrobiomer og fremhæver værdien af ​​gamle latriner som kilder til biomolekylær information.

Piers Mitchell fra Cambridge University har specialiseret sig i tidligere menneskers tarmindhold gennem analyse af usædvanlige substrater. Ved at se på indholdet af arkæologiske latriner og udtørret afføring under mikroskopet, han og hans team har lært meget om de tarmparasitter, der plagede vores forfædre.

"Mikroskopisk analyse kan vise æg fra parasitiske orme, der levede i tarmene, men mange mikrober i tarmen er simpelthen for små til at se, " kommenterer Mitchell. "Hvis vi skal afgøre, hvad der udgør et sundt mikrobiom for moderne mennesker, vi bør begynde at se på mikrobiomer af vores forfædre, der levede før antibiotikabrug, fastfood, og industrialiseringens andre træk."

Kirsten Bos, en specialist i gammelt bakterielt DNA fra Max Planck Institute for Science of Human History og medleder af undersøgelsen, var først skeptisk over for gennemførligheden af ​​at undersøge indholdet af latriner, der længe havde været ude af drift.

"I starten var vi ikke sikre på, om molekylære signaturer af tarmindhold ville overleve i latrinerne over hundreder af år. Mange af vores succeser med ældgamle bakterieudvinding er hidtil kommet fra forkalket væv som knogler og tandsten, som tilbyder meget forskellige bevaringsbetingelser. Alligevel, siger Bos, "Jeg håbede virkelig, at dataene her ville ændre mit perspektiv."

Holdet analyserede sediment fra middelalderlatriner i Jerusalem og Riga, Letland stammer fra det 14.-15. århundrede e.Kr. Den første udfordring var at skelne bakterier, der engang dannede den gamle tarm, fra dem, der normalt findes i jorden, en uundgåelig konsekvens af at arbejde med arkæologisk materiale.

Forskerne identificerede en bred vifte af bakterier, archaea, protozoer, parasitiske orme, svampe og andre organismer, herunder mange taxa, der er kendt for at bebo moderne menneskers tarme. "Det ser ud til, at latriner virkelig er værdifulde kilder til både mikroskopisk og molekylær information, " slutter Bos.

Susanna Sabin, en doktoralumne fra MPI-SHH, der var med til at lede undersøgelsen, sammenlignede latrin-DNA'et med dem fra andre kilder, herunder mikrobiomer fra industrielle og fødesøgningspopulationer, samt spildevand og jord.

"Vi fandt ud af, at mikrobiomet i Jerusalem og Riga havde nogle fælles karakteristika - de viste lighed med moderne jægersamlermikrobiomer og moderne industrielle mikrobiomer, men var forskellige nok til at de dannede deres egen unikke gruppe. Vi kender ikke en moderne kilde, der rummer det mikrobielle indhold, vi ser her."

Brugen af ​​latriner, hvor mange menneskers afføring blandes sammen, tillod forskerne en hidtil uset indsigt i hele samfunds mikrobiomer.

"Disse latriner gav os meget mere repræsentativ information om den bredere præindustrielle befolkning i disse regioner, end en individuel fæcesprøve ville have, " forklarer Mitchell. "Ved at kombinere beviser fra lysmikroskopi og ældgammel DNA-analyse kan vi identificere den fantastiske variation af organismer, der er til stede i tarmene hos vores forfædre, som levede for århundreder siden."

På trods af løftet om denne nye tilgang til undersøgelse af mikrobiomet, udfordringer forbliver.

"Vi får brug for mange flere undersøgelser på andre arkæologiske steder og tidsperioder for fuldt ud at forstå, hvordan mikrobiomet ændrede sig i menneskelige grupper over tid, " siger Bos. "Men vi har taget et vigtigt skridt i at vise, at DNA-genvinding af gammelt tarmindhold fra tidligere latriner kan fungere."