Nuestro microbioma presenta billones de células microbianas que pertenecen a miles de especies bacterianas. Y aunque estos microbios tienen un papel clave en la salud humana, se sabe poco sobre su evolución.
Un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) y realizado por un equipo de investigación internacional multidisciplinario -41 instituciones de 13 países-, ha investigado la historia evolutiva del microbioma oral de los homínidos, analizando la placa dental fosilizada de humanos y neandertales que abarca los últimos 100.000 años y comparándola con las de chimpancés salvajes, gorilas y monos aulladores.
A pesar de las diferencias del microbioma oral, los investigadores han identificado diez tipos de bacterias centrales mantenidas dentro del linaje humano durante más de 40 millones de años, descubriendo un alto grado de similitud entre los neandertales y los humanos. Ello incluye una aparente adquisición específica de Homo de la capacidad de digestión del almidón en los estreptococos orales, lo que sugiere que las bacterias se adaptaron a un cambio dietético que ocurrió en un ancestro común.
Cálculos dentales arqueológicos
Según explica Domingo C. Salazar-García, investigador CIDEGENT de la Universitat de València (UV) y uno de los autores senior, el punto de partida “fue darnos cuenta que se podía obtener información robusta sobre microorganismos y otras partículas que quedan atrapadas en los cálculos dentales arqueológicos. Empezó todo con un artículo que publicamos en 2014 en Nature Genetics analizando la flora microbiana de una población medieval alemana. La pregunta de hasta dónde en el tiempo podríamos ser capaces de aplicar estas nuevas analíticas fue inmediata”.
Con esa perspectiva, los investigadores desarrollaron nuevas herramientas y enfoques computacionales para analizar genéticamente miles de millones de fragmentos de ADN e identificar las comunidades bacterianas muertas desde hace mucho tiempo conservadas en el cálculo dental arqueológico.
A modo de ejemplo, señala Salazar-García, licenciado en Medicina e Historia, “se hizo fundamental poder diferenciar y aislar posibles señales derivadas de contaminación (sedimento del entorno, manejo del material, etc.) para obtener la señal pura del pasado. Una vez conseguido, un nuevo sistema de análisis computacional ideado por el equipo permitió realizar el resto”.
Con ellas, reconstruyeron el microbioma oral de 100.000 años de un neandertal de la cueva Pešturina (Serbia), el más antiguo reconstruido con éxito hasta la fecha en más de 50.000 años.
Los alimentos con almidón se volvieron importantes en la dieta humana mucho antes de la introducción de la agricultura
Dentro de la placa dental fosilizada, identificaron diez grupos de bacterias que han sido miembros del microbioma oral de los primates durante más de 40 millones de años y que aún comparten los humanos y sus parientes primates más cercanos. Aunque los humanos comparten muchas bacterias orales con otros primates, los microbiomas orales de humanos y neandertales son particularmente similares.
Sin embargo, existen algunas pequeñas diferencias, principalmente a nivel de cepas bacterianas: cuando las examinaron más de cerca, encontraron que los humanos antiguos que vivían en la Europa de la Edad de Hielo compartían algunas cepas bacterianas con los neandertales.
Emparejamientos entre neandertal y humano
Debido a que el microbioma oral se adquiere típicamente en la primera infancia de los cuidadores, este intercambio puede reflejar emparejamientos más tempranos entre humanos y neandertales en la crianza de los niños, como también ha sido indicado por el descubrimiento del ADN neandertal en genomas humanos antiguos y modernos.
Los investigadores encontraron que las cepas bacterianas similares al neandertal ya no se encontraron en humanos después de aproximadamente hace 14.000 años, un período durante el cual hubo un cambio sustancial de población en Europa al final de la última Edad de Hielo.
Un subgrupo de bacterias Streptococcus presentes tanto en los humanos modernos como en los neandertales parece haberse adaptado especialmente para consumir almidón al principio de la evolución del Homo. Esto sugiere que los alimentos con almidón se volvieron importantes en la dieta humana mucho antes de la introducción de la agricultura y, de hecho, incluso antes de la evolución de los humanos modernos.
Los alimentos con almidón, como las raíces, los tubérculos y las semillas, son fuentes ricas de energía, y estudios anteriores han argumentado que una transición a comer alimentos con almidón puede haber ayudado a nuestros antepasados a desarrollar los grandes cerebros que caracterizan a nuestra especie.
“Los estudios de análisis de micro-restos vegetales en el cálculo dental de los neandertales ya señalan que la dieta de los neandertales era más variada de lo que se pensaba, e incluía una variedad de alimentos vegetales”, señala Salazar-García. Sin embargo, confirmar esto gracias al perfil del microbioma oral “refuerza claramente la idea de que nuestros antepasados no eran tan simples como muchos todavía los retratan, definitivamente no, hablando desde el punto de vista dietético”.
Impacto
Según James Fellows Yates, autor principal del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Historia Humana, “las herramientas y técnicas desarrolladas en este estudio abren nuevas oportunidades para responder preguntas fundamentales en arqueología microbiana y permitirán una exploración más amplia de la relación íntima entre los humanos y su microbioma”.
Y aunque reconstruir lo que estaba en el menú de nuestros antepasados más antiguos es un desafío difícil, nuestras bacterias orales pueden contener pistas importantes para comprender los primeros cambios en la dieta que nos han hecho exclusivamente humanos.
Teniendo ya una primera perspectiva global de la evolución del microbioma humano, apunta Salazar-García, “ahora toca perfilar con más detalle cambios que puedan haber ocurrido en una región concreta del mundo, cuya amplitud de restos arqueológicos permita elaborar un perfil cronológico más preciso que nos ayude a comprender mejor cómo estos cambios se produjeron y qué impacto tuvieron en las poblaciones”.
En este sentido, “hemos empezado ahora un proyecto centrado en la fachada mediterránea peninsular para realizar por primera vez en una misma localización un transecto del perfil microbiano desde las sociedades cazadoras recolectoras hasta la actualidad, con una mayor resolución que el estudio actual y que engloba poblaciones de las grandes fases prehistóricas e históricas que se han sucedido”.
También están estudiando, en paralelo, la evolución de consumo de distintos recursos lácteos en distintos momentos de la Prehistoria en la zona mediante proteómica y análisis de restos orgánicos lipídicos, “interesados en ver si se relaciona con la evolución de la flora”.
La aportación arqueológica ibérica
Muchos de los ejemplares arqueológicos analizados en este estudio proceden de la Península Ibérica como resultado de proyectos de investigación coordinados por el investigador valenciano, que seleccionó y muestreó muchos de ellos. Estos incluyen muestras de neandertales de Sima de las Palomas (Murcia), Banyoles (Cataluña), La Güelga (Asturias), Cueva de Valdegoba (Castilla León) y Boquete de Zafarraya (Andalucía). Se incluyen también humanos anatómicamente modernos de época preagrícola como los de la necrópolis mesolítica valenciana de El Collado (Oliva, Valencia). Estos últimos, comisariados en el Museo de Prehistoria de Valencia, son de especial relevancia por tratarse de las muestras humanas preagrícolas más recientes incluidas en el estudio. Además, los dentistas valencianos y coautores del artículo Sofía Rodríguez, Ana Grande y Elena Escribano, recogieron muchos de los cálculos dentales modernos utilizados en este estudio.
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