Реконструкция бактериальных геномов, извлеченных из кальцинированных бляшек останков человека и неандертальца, позволила по-новому взглянуть на ранее неописанные метаболиты бактерий плейстоцена, сообщают исследователи. Этот подход расширяет возможности ученых изучать природные продукты жизнедеятельности микроорганизмов, которые в противном случае были в основном ограничены изучением живых бактерий.
Биоактивные малые молекулы, продуцируемые микробами, часто называемые натуральными продуктами, были важным источником разнообразных функциональных соединений для промышленности и медицины, включая многие противомикробные препараты. Характеристика природных продуктов, закодированных в кластерах биосинтетических генов (BGCS), которые когда-то производились микробиотой древнего микробиома, позволит получить ценную информацию о ранее неизвестных метаболитах, а также об их роли в питании и здоровье ранних гоминидов.
Хотя недавние достижения в палеогеномике осветили прошлое геномное разнообразие у людей, функции и биосинтетические возможности этого быстро растущего палеома остаются неуловимыми.
Мартин Клэппер и его коллеги искали кластеры биосинтетических генов в метагеномных наборах данных, извлеченных из кальцинированного зубного налета, или зубного камня, из останков древних людей и неандертальцев, относящихся примерно к последним 100 000 годам. Они реконструировали 459 собранных по метагеному геномов бактерий (MAGS). Некоторые из зубов были более чем на 90 000 лет старше старейших реконструированных.
В этом образце Клэппер и др. обнаружили ранее неописанный бактериальный вид эпохи плейстоцена из рода Chlorobium, который содержал BGC, общий для семи особей среднего и верхнего палеолита. Используя методы гетерологичной экспрессии для реконструкции биосинтетического действия этих древних BGCS, авторы обнаружили, что они продуцировали ранее не сообщавшиеся метаболиты, а именно продукты 5-алкилфуран-3-карбоновой кислоты, которые авторы называют палеофуранами.
По мнению авторов, полученные результаты демонстрируют потенциал палеобиотехнологического подхода в будущем исследовании природных продуктов в древних метагеномах.
«Объединяя метагеномику, геномный анализ, синтез генов и метаболический анализ с областью исследований [древней ДНК], мы прокладываем путь к открытию древних натуральных продуктов, чтобы получить эволюционное представление об их формировании и происхождении, а также сообщить об их потенциальных будущих применениях”, — пишут Клэппер и др.
Работа опубликована в журнале Science.
Эксклюзивный перевод
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.