Чтобы раскрыть более глубокую историю и сформировать будущее здоровье нашего вида, нам нужно учиться у микробов, которые сопровождали нас на нашем эволюционном пути.
Человеку свойственно хотеть знать свое происхождение.
Один за другим мы изучаем наши генеалогические древа, чтобы найти предков, затерянных в истории.
Вместе ученые изучают данные из огромного количества источников, от древних окаменелостей до современных геномов, чтобы определить, откуда появилось человечество и как мы стали видом, существующим сегодня.
Исследования в этой области за последнее десятилетие произвели революцию в результате резкого снижения затрат. секвенирование генома .
Проект «Геном человека» был запущен в 1990 году.
стоит 2,7 миллиарда долларов - примерно 100 долларов за каждый секвенированный геном.
Сегодня геном можно секвенировать за 1000-2000$ , и мы уже близки к нашей давней цели за 100 долларов .
Хотя большая часть геномных работ на сегодняшний день сосредоточена на изучении генетических рисков и заболеваний для здоровья, мы можем изучить историю нашего вида посредством генетической реконструкции.
Но наши собственные гены не обязательно расскажут нам всю историю наших странствий и миграций как вида или обо всех рисках для нашего здоровья.
Поэтому в последние годы исследователи гораздо более внимательно стали присматриваться к нашему «второму геному» — генам микрофлора .
Наш микрофлора - это все микроскопические организмы, живущие внутри и снаружи нас, играющие роль в нашей пищеварение , тренируем нашу иммунную систему правильно реагировать на патогены , производство ключевые витамины и занимая место, которое могло бы быть оккупировать патогены .
Кишечные микробы — это «мир внутри мира», развивающийся вместе с нами, их хозяевами, по мере того, как ранние предки человека перемещались с места на место, ели новую пищу и сталкивались с новыми животными и окружающей средой.
Наше сегодня микрофлора (коллективный генетический материал микрофлоры) отражает часть этой глубокой истории.
крайние симбионты в наших клетках
Есть несколько способов извлечь информацию об истории человечества из этих организмов внутри нас.Один из них — использование частей наших собственных клеток, которые по сути являются микробными: наши митохондрии .
Эти органеллы можно считать «крайними симбионтами»: это остатки микроорганизмов, которые когда-то жили свободно, а теперь являются частью всех эукариоты (сложные клетки), которые производят энергию и регулируют обмен веществ.
Митохондрии сохраняют собственная ДНК , отдельно от ядра клетки.
Для многих видов исследований митохондриальная ДНК (мтДНК) предпочтительнее ядерной ДНК.
В отличие от ядерной ДНК, она не представляет собой смесь генетического материала наших родителей.
Поскольку мтДНК наследуется исключительно из яйцеклетки и передается по материнской линии, она больше похожа на клон вашей матери (и ее матери, и ее матери и т. д.).
Хотя эукариоты имеют только одну копию ядерной ДНК в одном ядре, у них много митохондрий и, следовательно, много копий каждого гена мтДНК.
Поскольку геном мтДНК намного меньше ядерной ДНК (он содержит 37 генов вместо 20 000), его легче анализировать.
Анализ мтДНК, проведенный в 1980-х годах, привел к заключение что человечество зародилось в Африке , а дата рождения общего предка по материнской линии была определена как 100 000 – 200 000 лет назад. Хотя сегодня это утверждение является общепринятым, в то время оно было спорный , поскольку некоторые биологи и антропологи верил что современные люди возникли как группа, произошедшая от разнообразной, но скрещивающейся популяции архаичных людей, разбросанных по всему Старому Свету ( гипотеза мультирегионального происхождения человека ).
Микробы внутри нас также могут помочь пролить свет на путешествия наших предков, поскольку они тоже передаются по наследству в семьях и издавна ассоциировались с человеческой популяцией.
Один пример - Хеликобактер пилори , желудочная бактерия, которая может вызывать язву и рак желудка, но которую многие люди могут переносить без каких-либо симптомов.
H. pylori переданный от человека к человеку вероятно, через слюну (перорально) или через контакт с фекалиями и, возможно, через зараженную пищу и воду.
Другие виды Helicobacter колонизируют кишечник млекопитающих, что позволяет предположить долгую историю совместной эволюции между этими типами бактерий, людьми и нашими родственниками.
В прошлом H. pylori, вероятно, был колонизирован большой процент людей , но это преобладание снизилось во многих странах за последние сто лет из-за улучшения санитарии и гигиены.
Исследования последних 15 лет изучали эволюцию H. pylori путем сбора и секвенирования штаммов бактерий от разных людей по всему миру.
Исследователи обнаружили, что H. pylori собран в Африке имеют наибольшее генетическое разнообразие (точно так же, как человеческие популяции в Восточной Африке), и что в принципе можно проследить основные миграции людей с этого континента и по всему миру, изучая генетическую структуру этой бактерии.
Генетический анализ также показал, что бактерия развивалась совместно с людьми в течение примерно 60 000 лет — начиная примерно с того времени, когда современные люди начали мигрировать из Африки — и несли с собой H. pylori и другие бактерии.
Таким образом, геном H. pylori можно использовать для определения эволюционной истории некоторых популяций человека.
Реконструируя наше прошлое из их генов
Но зачем это делать, если для получения этой информации можно изучить человеческие кости или геном? Например, одна и та же история, рассказанная генетическими данными двух разных организмов, может служить убедительным подтверждением гипотезы, особенно когда организмы столь же разные, как люди и бактерии.
Кроме того, иногда данные одного генома могут заполнить пробелы в данных, которые не могут заполнить другие данные.
Данные о геномах H. pylori могут помочь разделить две этнические общины в городе Ладакх в Индии, несмотря на то, что имеющиеся на тот момент генетические маркеры не могли этого сделать.
Сегодня вместо изучения одного варианта микроба изучение их большой коллекции может лучше рассказать нам о том, где была человеческая раса и куда мы можем двигаться.
Идея голобионт — хозяин и все связанные с ним микробы , анализируемый как единый гологеном, уже обретает форму по мере того, как мы начинаем понимать тысячи микрофлоры, которые могут жить внутри и снаружи нашего тела.
Наша микрофлора не только отражает эволюцию человека, но и влияет на нее.
Благодаря связанным с нами микробам мы можем обрести способности, благотворно влияющие на популяцию.
В учеба с 2010 года Было обнаружено, что у многих жителей Японии в микробах кишечника есть ген, который позволяет им вырабатывать фермент, который помогает им более эффективно расщеплять углеводы из водорослей.
Этот ген отсутствует в кишечнике жителей Северной Америки, где морские водоросли не являются основным продуктом питания.
Этот ген мог произойти от кишечной бактерии Bacteroides plebeius, вероятно, от морской бактерии Zobellia galactanivorans. Японцы, возможно, уже давно съели зобеллию, и она могла попасть в их кишечник целиком или частями, включая свободную ДНК.
Поскольку бактерии могут получать гены посредством горизонтальный генетический перенос , Бактериоды, возможно, подхватили этот ген в кишечной среде.
Затем этот ген мог бы начать приносить пользу как бактериям, так и их хозяину, открывая дополнительные источники питания, и поэтому остался в популяции благодаря естественному отбору.
Микробное несоответствие
Начав понимать связь между нашими микробами и нашими древними предками, мы сможем использовать этот глубокий симбиоз не только для интерпретации истории, но и для формирования нашего будущего здоровья.H. pylori может вызывать рак желудка, но его способность способствовать раку, по-видимому, зависит от того, насколько хорошо штамм бактерии соответствует хозяину.
В исследовать В ходе исследования рака желудка и H. pylori в Колумбии исследователи обнаружили, что африканские штаммы H. pylori с наибольшей вероятностью вызывали рак у населения Колумбии, но те же самые штаммы не были такими канцерогенными для африканцев.
Это наблюдение указывает на возможность предотвращения рака желудка в индивидуальном порядке путем минимизации несоответствия между хозяином и его бактериями.
Теперь, когда мы движемся к более глубокому пониманию присутствия и функционирования наших микробов, мы начинаем понимать, как эти долгосрочные симбиозы могли повлиять на то, кем мы являемся сегодня.
Исследования последних лет подтвердили, что микрофлора в целом у родственных организмов гораздо более похоже чем у менее близкородственных организмов.
Микрофлора в целом однажды может помочь нам понять эволюционные взаимоотношения разных видов.
И хотя вспомогательные возможности микрофлоры в понимание болезней иногда преувеличено, самое интересное может быть то, что наша микрофлора рассказывает нам о наших затерянных в истории предках.
Теги: #эволюция #биотехнология #бактерии
-
Общаются Ли С Вами Веб-Сайты?
19 Dec, 24 -
Nb-Iot: Как Это Работает? Часть 1
19 Dec, 24
