Зубной камень неандертальцев дал материал для антибиотика нового поколения
Ученые сумели реконструировать геном вымерших доисторических бактерий из древних форм ДНК и использовали его для получения ранее неизвестных природных веществ. Это может помочь в борьбе с устойчивыми микробами.
Общеизвестно, что человечество стоит перед большой угрозой в борьбе с болезнями. Антибиотики, которыми мы привыкли лечиться, могут в скором времени стать неэффективными, так как бактерии, с которыми они должны бороться, приобретают устойчивость к этим веществам. И это происходит с большой скоростью. Поэтому ученые во всем мире постоянно разрабатывают новые антибиотики. Но количество современных живых бактерий, из которых могут эти препараты изготавливаться, ограничено.
В связи с этим большие надежды возлагаются на новое открытие, которое сделала группа исследователей Института исследований натуральных продуктов и биологии инфекций имени Лейбница и Института эволюционной антропологии Макса Планка из Германии.
Ученые сумели расшифровать геном ранее неизвестной, вымершей группы бактерий из ДНК, которому десятки тысяч лет. Результаты своего исследования они опубликовали в журнале Science.
Ученые исследовали зубной камень двенадцати неандертальцев, живших от 100 до 40 тысяч лет назад, и пятидесяти двух Homo sapiens, живших от 30 тысяч лет назад до XIX века.
Зубной камень — единственная часть тела человека, которая каменеет в течение жизни, образуя слой минерализованных, мертвых бактерий. После смерти ДНК организма быстро распадается, что также относится к бактериям в зубном камне. Сохранившиеся сильно разложенные, очень короткие фрагменты стали выходным пунктом исследования.
«Большой биоинформационной задачей было исправление ошибок в разложенной ДНК и исключение загрязнений, например, более молодой ДНК», — отметил один из авторов исследования Анан Ибрагим (Anan Ibrahim).
Исследователям потребовалось три года работы, чтобы восстановить длинные участки ДНК бактерий каменного века из маленьких фрагментов. При этом было обнаружено много бактерий, которые до сих пор населяют ротовую полость человека.
В дополнение ко многим бактериям, которые и сегодня колонизируют флору ротовой полости человека, ученые нашли неизвестного представителя рода Chlorobium. Его серьезно поврежденная ДНК имела все признаки зрелого возраста и была обнаружена в зубном камне семи людей каменного века и неандертальцев.
Все семь геномов Chlorobium содержали кластер биосинтетических генов с неизвестной функцией. Геном был реконструирован из зубного камня «Красной дамы Эль-Мирон», скелет которой возрастом около 19 000 лет был обнаружен в 2010 году в пещере в Испании.
Как только ученые обнаружили эти таинственные древние гены, они захотели выяснить, что они делают. Используя самые современные биотехнологические методы, исследователям удалось извлечь из генов живые бактерии, которые фактически образовали из них функциональные ферменты.
Из реактивированных ферментов в свою очередь изготовили новое семейство микробных природных веществ, которым исследователи дали название «палеофураны».
Открытие ученых из Германии стало возможным благодаря созданию новой научной области — палеобиотехнологии, в которой взаимодействуют археология, биоинформатика, молекулярная биология и химия.
Основываясь на полученных в исследовании данных, поиск новых природных соединений может быть распространен на вымершие бактерии, количество видов которых очень велико. Таким образом можно разработать антибиотики, на которые еще не выработалась резистентность, что является важным шагом в борьбе с инфекционными заболеваниями.
Комментарии