Человеческие экскременты XIV века обнажили древние войны бактерий

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