La sorprendente historia evolutiva de nuestras bacterias orales
Los investigadores reconstruyen los microbiomas orales de neandertales, primates y humanos, incluido el microbioma oral más antiguo jamás secuenciado de un neandertal de 100.000 años de antigüedad, y descubren pistas inesperadas sobre la evolución y la salud humanas.
14. Mayo 2021
Viviendo en y sobre nuestros cuerpos hay billones de células microbianas que pertenecen a miles de especies bacterianas: nuestro microbioma. Estos microbios juegan un papel clave en la salud humana, pero se sabe poco sobre su evolución. En un nuevo estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, un equipo de investigación internacional multidisciplinario dirigido por científicos del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Historia Humana (MPI-SHH) investiga la historia evolutiva del microbioma oral homínido analizando la placa dental fosilizada de humanos y neandertales que abarca los últimos 100.000 años y la compara con la de chimpancés salvajes, gorilas y monos aulladores.
Investigadores de 41 instituciones en 13 países contribuyeron al estudio, lo que lo convierte en el estudio más grande y ambicioso del antiguo microbioma oral hasta la fecha. Su análisis del cálculo dental de más de 120 individuos que representan puntos clave en la evolución de primates y humanos ha revelado hallazgos sorprendentes sobre el comportamiento humano temprano y nuevos conocimientos sobre la evolución del microbioma homínido.
El rompecabezas más desafiante del mundo.
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Pequeños fragmentos de cálculo dental pueden revelar grandes conocimientos sobre las interacciones pasadas entre los humanos y sus microbios residentes.
Trabajar con ADN de decenas o cientos de miles de años es un gran desafío y, al igual que los arqueólogos que reconstruyen vasijas rotas, los arqueólogos también tienen que reconstruir minuciosamente los fragmentos rotos de genomas antiguos para reconstruir una imagen completa del pasado. Para este estudio, los investigadores tuvieron que desarrollar 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. Con estas nuevas herramientas, los investigadores reconstruyeron el microbioma oral de 100.000 años de un neandertal de la cueva Pešturina en Serbia, el microbioma oral más antiguo reconstruido con éxito hasta la fecha por más de 50.000 años.
“Pudimos demostrar que el ADN bacteriano del microbioma oral se conserva al menos el doble del tiempo que se pensaba”, dijo James Fellows Yates, autor principal y candidato a doctorado en el 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".
Una comunidad microbiana perdurable
Dentro de la placa dental fosilizada, los investigadores 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 se comparten entre los humanos y sus parientes primates más cercanos. Se sabe que muchas de estas bacterias tienen importantes funciones beneficiosas en la boca y pueden ayudar a promover la salud de las encías y los dientes. Sin embargo, un número sorprendente de estas bacterias está tan poco estudiado que incluso carecen de nombres de especies.
"El hecho de que muchos de los taxones más importantes estén mal caracterizados es una sorpresa para los microbiólogos orales que han estado trabajando en estos errores durante años", dijo Floyd Dewhirst, miembro principal del personal del Instituto Forsyth y coautor del estudio. "Todavía estamos aprendiendo sobre los nuevos miembros de esta comunidad, y estos resultados nos brindan nuevas especies a las que apuntar para una caracterización completa".
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 los investigadores examinaron más de cerca estas diferencias, encontraron que los humanos antiguos que vivían en la Europa de la Edad de Hielo compartían algunas cepas bacterianas con los neandertales. 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 y 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 aprox. 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.
"Las bacterias orales brindan una oportunidad inesperada para reconstruir las interacciones de los humanos y los neandertales hace decenas de miles de años", dijo Irina Velsko, investigadora postdoctoral en el MPI-SHH y coautora del estudio. "La intersección de la biología evolutiva humana y microbiana es fascinante".
