Человеческие экскременты XIV века обнажили древние войны бактерий

Бактерии прежде вырабатывали собственный антибиотик для защиты от "завоевателей"

Бактерии прежде вырабатывали собственный антибиотик для защиты от "завоевателей"
(фото Sandra Appelt et al./Applied and Environmental Microbiology).

Окаменелые человеческие экскременты XIV века выявили ранние свидетельства гонки вооружений в кишечнике человека. Наши кишечные бактерии, судя по всему, использовали антибиотики задолго до того, как человечество изобрело препараты, подобные пенициллину.

Бактерии, живущие в кишечнике, являются территориальными паразитами. Когда в организм прибывают новые микробы, "коренное население" борется с ними с помощью антибиотиков. Захватчики реагируют на это выработкой иммунитета к подобным соединениям. Так что "родные" бактерии человеческого кишечника разрабатывают всё более сильные антибиотики. Эта война, скорее всего, ведётся в кишечниках людей уже многие тысячелетия, но у учёных до недавнего времени не было тому существенных доказательств.

Теперь же всё изменилось благодаря неожиданной находке из бельгийского города Намюр. Во время работ по развитию города в 1996 году там были обнаружены исторические... испражнения. Раскопки под городской площадью обнаружили на глубине в четыре метра средневековые туалеты. Каждый содержал по запечатанному бочонку с отходами жизнедеятельности человека возрастом в 700 лет.

Палеомикробиологи осторожно извлекли окаменелые экскременты (копролиты) из бочек, чтобы не допустить попадания современных бактерий или вирусов. Им важно было сохранить возможность изучать лишь средневековые микромиры. В конце концов, образцы были изучены в вирусологической лаборатории Кристель Дезну (Christelle Desnues) при Исследовательском институте инфекционных и тропических болезней в Марселе, Франция.

Команда Дезну изучила копролиты с помощью электронной микроскопии и обнаружила вирусоподобные структуры в каждом образце. Когда исследователи упорядочили геномы всех вирусов, оказалось, что это были так называемые бактериофаги – вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки. Фаги способны брать гены от одной бактерии и передавать их другой. (Забирая чужие гены сам бактериофаг увеличивает свою вирулентность. Последующая передача генов бактериям-хозяевам иногда даёт им эволюционное преимущество. Так, исследователи наблюдали, что смена генов современными фагами может спровоцировать устойчивость к антибиотикам у бактерий, вызывающих инфекции.

Дезну и её команда обнаружили, что геномы фагов из копролитов "заполнены" генами устойчивости к антибиотикам. Это подтверждает, что бактериофаги являются своеобразным древним резервуаром "защитных" генов как минимум со средних веков.

"Удивительно, но древние экскременты показали нам больше генов устойчивости к антибиотикам, чем экскременты современного человека, – комментирует результаты исследования Джереми Барр (Jeremy Barr), микробиолог из университета Сан-Диего. – Если это копролиты рядового представителя своего времени, то снижение численности таких генов с течением времени может означать, что современная обработка продуктов питания и санитария водоснабжения ослабили оборонную систему кишечных бактерий".

Исследовательская группа также обнаружила, что фаги располагали метаболическими генами, которые оснащали "принимающих" бактерий возможностью обрабатывать жиры и аминокислоты, что делает их весьма полезными для человеческого кишечника, ведь участники кишечного микробиома могут помогать людям переваривать пищу и бороться с ожирением.
Подробности исследования древних экскрементов были опубликованы в издании Applied and Environmental Microbiology.

Также по теме:
Древнейшие человеческие волосы найдены в экскрементах гиены
Король Англии Ричард Третий страдал от кишечных паразитов
Кишечные бактерии, провоцирующие ожирение, распределили по географическим широтам
Смена рациона приводит к мгновенной реорганизации кишечных бактерий
Микрофлора кишечника может вызывать артрит
Кишечные бактерии используют "биологическое оружие" для уничтожения конкурентов за питательную среду
Защита в тонком кишечнике строит сети для поимки неприятеля