5 دقیقه
دندان‌های باستانی ماموت ژنوم‌های میکروبی را بیش از یک میلیون سال حفظ کرده‌اند
یک تیم بین‌المللی پژوهشی به رهبری Centre for Palaeogenetics (دانشگاه استکهلم و موزه تاریخ طبیعی سوئد) توانستند دیانای میکروبی را از بقایای ماموت پشمی و ماموت دشت بازسازی کنند که قدمت آن بیش از یک میلیون سال است. این مطالعه که در نشریه Cell منتشر شد، قدیمیترین دیانای میکروبی مرتبط با میزبان را ثبت می‌کند و پنجرهٔ نادری به میکروبیومهای مگافوناهای منقرضشده می‌گشاید.
تیم پژوهشی توالی‌های میکروبی را از 483 نمونهٔ ماموت بررسی کرد که از میان آنها 440 نمونه برای نخستین‌بار توالییابی شده بود. در میان نمونهها، یک ماموت دشت به قدمت حدود 1.1 میلیون سال قرار داشت. با استفاده از روش‌های پیشرفتهٔ استخراج دیانای باستانی، توالییابی پرتوان و فیلترهای دقیق بیوانفورماتیکی، پژوهشگران میکروب‌هایی را که احتمالاً در زندگی میزبان وجود داشته‌اند از آن‌هایی که پس از مرگ بقایا را استعمار کرده‌اند جدا کردند. این پروژه ترکیبی از پالئوژنِتیکس و ژنومیک میکروبی بود که مرزهای حفظ دیانای مرتبط با میزبان را به دوران بسیار دورتر از گزارش‌های پیشین گسترش داد.
«تصور کنید یک دندان ماموت یک‌میلیون‌ساله در دست دارید. اگر به شما بگویم هنوز ردپاهایی از میکروبهای باستانی که با آن ماموت همزیستی داشته‌اند روی آن وجود دارد چه می‌گویید؟ نتایج ما، مطالعهٔ دیانای میکروبی را فراتر از یک میلیون سال برده است،» گفت بنجامین گینت، پژوهشگر پست‌دکتری و نویسندهٔ اصلی. «این یافتهها امکانات جدیدی برای مطالعهٔ تکامل میکروبهای مرتبط با میزبان هم‌زمان با تکامل میزبان‌ها فراهم میآورد.»
روش‌ها، شاخه‌های میکروبی و ژنوم‌های بازسازی‌شده
پژوهشگران از توالییابی هدف‌مند متاژنومیک و زنجیره‌های محاسباتی حساس به آلودگی برای کشف سیگنالهای اصیل میکروبی باستانی استفاده کردند. تحلیل‌ها شش خوشهٔ میکروبی را نشان داد که بهطور مکرر در بافتهای ماموت در طول زمان و جغرافیا همبسته بودهاند. این خوشه‌ها شامل خویشاوندانی از Actinobacillus، Pasteurella، Streptococcus و Erysipelothrix هستند—جنس‌هایی که امروزه به‌عنوان میکروب‌هایی مرتبط با میزبان شناخته می‌شوند و دامنهٔ ارتباط آنها از همزیستی بی‌ضرر تا ایجاد بیماری متغیر است.
قابل توجه است که تیم ژنوم‌های جزئی Erysipelothrix را از ماموت دشت 1.1 میلیون‌ساله بازسازی کرد که قدیمیترین قطعات ژنومی میکروبی مرتبط با میزبان را ثبت می‌کند. یک خطهٔ مرتبط با Pasteurella که در این مطالعه شناسایی شد، خویشاوند نزدیکی با یک پاتوژن مرتبط با اپیدمی‌های کشنده در فیل‌های آفریقایی دارد و این احتمال را مطرح می‌کند که عفونت‌های مشابه ممکن است بر جمعیت‌های ماموت نیز تأثیر گذاشته باشند. با این حال، تفکیک تأثیر پاتوژنیک از استعمار پس‌زمینه دشوار است به‌دلیل تخریب دیانای و کمبود نمونه‌های بالینی مقایسه‌ای.
«از آنجا که میکروبها با سرعت بالا تکامل می‌یابند، دستیابی به داده‌های قابل‌اطمینان دیانای در بیش از یک میلیون سال مانند دنبال کردن ردپایی بود که مرتبا خودش را بازنویسی می‌کرد،» گفت تام ون در والک، نویسندهٔ ارشد. «این یافتهها نشان میدهد که بقایای باستانی می‌توانند بینش‌های زیستی را فراتر از ژنوم میزبان حفظ کنند.»
پیامدهای زیست‌محیطی و تکاملی
کشف اینکه برخی شاخه‌های میکروبی برای صدها هزار سال همراه با ماموتها بودهاند نشان‌دهندهٔ روابط پایدار میزبان–میکروب در اکوسیستم‌های پلیستوسن است. این ارتباط‌ها در گسترهٔ جغرافیایی و زمان متنوعی دیده می‌شوند—از بیش از یک میلیون سال پیش تا حضور آخرین ماموت‌های پشمی در جزیرهٔ رَنگِل حدود 4,000 سال پیش. اگرچه این مطالعه بهطور قطعی نشان نمی‌دهد که میکروبها باعث کاهش جمعیت یا انقراض شدهاند، اما میکروبها را به‌عنوان عاملی کمتر بررسیشده در سلامت، سازگاری و تابآوری مگافونا برجسته می‌کند.
این پژوهش همچنین نشان میدهد که چگونه پالئوژنومیکس و متاژنومیکس با هم می‌توانند جنبههایی از زیستشناسی گونههای منقرضشده را فراتر از دیانای هستهای یا میتوکندریایی بازسازی کنند و به اکولوژی بیماریها و تکامل میکروبی بپردازند.
دیدگاه کارشناسی
دکتر النا رویز، یک میکروبیولوژیست فرضی در دانشگاه کمبریج، میگوید: «بازیابی میکروبهای مرتبط با میزبان از مواد یک‌میلیون‌ساله یک دستاورد فنی چشمگیر است. این داده‌ها به ما اجازه میدهد شاخه‌های مرتبط با بیماری‌های باستانی را ردیابی کنیم و سوالاتی مطرح کنیم درباره اینکه آیا هم‌تکاملی بلندمدت میزبان–میکروب در بقای مگافونا تأثیر داشته است یا نه. نمونه‌برداری‌های بیشتر و کارهای تجربی در آینده برای مرتبط کردن ژنوم‌های میکروبی با پاتولوژی یا ایمنی در جانوران منقرضشده حیاتی خواهد بود.»
نتیجه‌گیری
این مطالعه مرزهای پژوهش دیانای باستانی را گسترش میدهد و نشان میدهد که دیانای میکروبی مرتبط با میزبان می‌تواند بیش از یک میلیون سال حفظ شود. با توالییابی صدها نمونهٔ ماموت و بازسازی ژنوم‌های جزئی میکروبی، پژوهشگران شاخه‌های باکتریایی بلندمدتی را کشف کردند—از جمله نامزدهایی مرتبط با پاتوژن‌های مدرن فیل‌ها. این نتایج ابزارها و سوالات جدیدی برای پالئوژنیتیکس، تکامل میکروبی و اکولوژی مگافوناهای منقرضشده فراهم میآورد و نقش میکروبها را در تاریخچهٔ دیرینهٔ حیات روی زمین برجسته می‌سازد.
منبع: sciencedaily
.avif)
نظرات