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Los genomas bacterianos reconstruidos más antiguos vinculan la agricultura, el pastoreo con la aparición de nuevas enfermedades


La revolución neolítica, y la correspondiente transición a estilos de vida agrícolas y pastorales, representa uno de los mayores cambios culturales en la historia de la humanidad, y durante mucho tiempo se ha planteado la hipótesis de que esto también podría haber brindado la oportunidad de la aparición de enfermedades adaptadas a los humanos. 


por Max Planck Society


Un nuevo estudio publicado en Nature Ecology & Evolutiondirigido por Felix M. Key, Alexander Herbig y Johannes Krause, del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Historia Humana, estudiaron restos humanos excavados en el oeste de Eurasia y reconstruyeron ocho genomas antiguos de Salmonella enterica, todos parte de un grupo relacionado dentro de una diversidad mucho mayor. de la moderna S. enterica. Estos resultados ilustran lo que probablemente fue un problema de salud grave en el pasado y revelan cómo este patógeno bacteriano evolucionó durante un período de 6.500 años.

Buscando patógenos antiguos

La mayoría de los patógenos no causan ningún impacto duradero en el esqueleto, lo que puede dificultar la identificación de los restos arqueológicos afectados para los científicos. Para identificar enfermedades pasadas y reconstruir sus historias, los investigadores han recurrido a técnicas genéticas. Utilizando una nueva tubería de detección de bacterias llamada HOPS, Key y sus colegas pudieron superar muchos de los desafíos de encontrar patógenos antiguos en los datos de metagenómica.

«Con nuestras metodologías recientemente desarrolladas pudimos detectar miles de muestras arqueológicas para detectar rastros de ADN de Salmonella», dice Herbig. Los investigadores examinaron 2.739 restos humanos antiguos en total, y finalmente reconstruyeron ocho genomas de Salmonella de hasta 6.500 años, los genomas bacterianos reconstruidos más antiguos hasta la fecha. Esto pone de relieve una dificultad inherente en el campo de la investigación de patógenos antiguos, ya que a menudo se requieren cientos de muestras humanas para recuperar un solo genoma microbiano. Los genomas en el estudio actual se recuperaron tomando muestras de los dientes del difunto. La presencia de S. enterica en los dientes de estos individuos antiguos sugiere que sufrían una enfermedad sistémica en el momento de la muerte.

Los genomas bacterianos reconstruidos más antiguos vinculan la agricultura, el pastoreo con la aparición de nuevas enfermedades
Diente IV3002. Crédito: Wolfgang Haak

Los individuos cuyos restos fueron estudiados provenían de sitios ubicados desde Rusia a Suiza, que representan diferentes grupos culturales, desde cazadores-recolectores hasta pastores nómadas hasta los primeros agricultores. «Este amplio espectro en tiempo, geografía y cultura nos permitió, por primera vez, aplicar la genética molecular para vincular la evolución de un patógeno con el desarrollo de un nuevo estilo de vida humano», explicó Herbig.

El «proceso de neolitización» brindó oportunidades para la evolución del patógeno

Con la introducción de animales domesticados, un mayor contacto con excrementos humanos y animales y un cambio dramático en la movilidad, se ha planteado la hipótesis de que la «neolitización», la transición a un estilo de vida sedentario y agrícola, permitió una exposición más constante y recurrente a los patógenos. y, por lo tanto, la aparición de nuevas enfermedades. Sin embargo, antes del estudio actual, no había evidencia molecular directa.

«La metagenómica antigua proporciona una ventana sin precedentes al pasado de las enfermedades humanas», dice el autor principal Felix M. Key, anteriormente del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Historia Humana y ahora en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. «Ahora tenemos datos moleculares para comprender la aparición y propagación de patógenos hace miles de años, y es emocionante cómo podemos utilizar la tecnología de alto rendimiento para abordar preguntas de larga data sobre la evolución microbiana».

Los genomas bacterianos reconstruidos más antiguos vinculan la agricultura, el pastoreo con la aparición de nuevas enfermedades
Vista panorámica de la cueva «Riparo sotto roccia Su Asedazzu» en Seulo, Italia, que proporcionó la muestra SUA004. Crédito: John Novembre

Humanos, cerdos y el origen de Paratyphi C

Los investigadores pudieron determinar que los seis genomas de Salmonella recuperados de pastores y granjeros son progenitores de una cepa que infecta específicamente a los humanos, pero hoy en día es rara, Paratyphi C. Esas Salmonella antiguas, sin embargo, probablemente aún no estaban adaptadas a los humanos, y en cambio estaban infectadas. humanos y animales por igual, lo que sugiere que las prácticas culturales asociadas únicamente con el proceso de neolitización facilitaron la aparición de esos progenitores y, posteriormente, la enfermedad específica de los humanos. Anteriormente se sugirió que esta cepa de Salmonella se propagó de los cerdos domésticos a los humanos hace aproximadamente 4000 años, pero el descubrimiento de cepas progenitoras en humanos hace más de 5000 años sugiere que podrían haberse propagado de humanos a cerdos. Sin embargo, los autores abogan por una hipótesis más moderada,

«Las fascinantes posibilidades del ADN antiguo nos permiten examinar microbios infecciosos en el pasado, lo que a veces pone de relieve las enfermedades que hoy en día la mayoría de las personas no consideran un problema de salud importante», dice Johannes Krause, director del Instituto Max Planck para la ciencia de la historia humana.

El estudio actual permite a los científicos obtener una perspectiva sobre los cambios en la enfermedad a lo largo del tiempo y en diferentes contextos culturales humanos. «Estamos comenzando a comprender la genética de la adaptación del huésped en Salmonella», dice Key, «y podemos traducir ese conocimiento en una comprensión mecanicista sobre la aparición de enfermedades adaptadas a humanos y animales».

Los científicos esperan que el estudio actual ilumine las posibilidades de estos métodos y que la investigación futura examinará aún más las formas en que la evolución cultural humana ha impactado e impulsado la evolución de enfermedades adaptadas a los humanos.


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