Новое исследование, изучающее эволюционную историю микробиома ротовой полости человека, показывает, что неандертальцы и древние люди приспособились к употреблению в пищу продуктов, богатых крахмалом, еще 100 000 лет назад, то есть намного раньше, чем считалось ранее.
Выводы показывают, что такие продукты стали важными в рационе человека задолго до появления сельского хозяйства и даже до эволюции современного человека. И хотя эти ранние люди, вероятно, не осознавали этого, польза от включения этих продуктов в свой рацион, вероятно, помогла проложить путь к расширению человеческого мозга из-за глюкозы в крахмале, который является основным источником топлива для мозга.
«Мы думаем, что видим свидетельство действительно древнего поведения, которое могло быть частью энцефализации - или роста человеческого мозга», - сказала профессор Гарварда Кристина Уориннер, доктор философии. 10. «Это свидетельствует о новом источнике пищи, который древние люди могли использовать в виде корнеплодов, крахмалистых овощей и семян».
Выводы получены в результате семилетнего исследования, опубликованного в Proceedings of the National Academy of Sciences в понедельник, в котором приняли участие более 50 международных ученых. Исследователи реконструировали ротовые микробиомы неандертальцев, приматов и людей, в том числе то, что считается старейшим из когда-либо секвенированных ротовых микробиомов - неандертальца возрастом 100 000 лет.
Цель состояла в том, чтобы лучше понять, как развивался микробиом полости рта - сообщество микроорганизмов во рту, которые помогают защитить от болезней и укреплять здоровье, поскольку мало что известно о его эволюционной истории.
«В течение долгого времени люди пытались понять, что такое нормальный здоровый микробиом», - сказал Уориннер, доцент антропологии факультета искусств и наук и доцент Салли Старлинг Сивер в Институте Рэдклиффа.. «Если сегодня у нас есть только люди, которых мы анализируем в полностью промышленно развитых условиях и которые уже имеют высокое бремя болезней, является ли это здоровым и нормальным? Мы начали спрашивать: каковы основные члены микробиома? Какие виды и группы бактерий действительно дольше всех развивались вместе с нами?"
Ученые проанализировали окаменелые зубные отложения как современных людей, так и неандертальцев и сравнили их с таковыми у ближайших родственников приматов, шимпанзе и горилл, а также у обезьян-ревунов, более дальних родственников.
Используя недавно разработанные инструменты и методы, они генетически проанализировали миллиарды фрагментов ДНК, сохранившихся в окаменелых бляшках, чтобы реконструировать их геномы. Теоретически это похоже на то, как археологи кропотливо собирают воедино древние разбитые горшки, но в гораздо большем масштабе.
Самым большим сюрпризом исследования стало присутствие определенных штаммов бактерий полости рта, которые специально адаптированы для расщепления крахмала. Эти штаммы, принадлежащие к роду Streptococcus, обладают уникальной способностью улавливать ферменты, расщепляющие крахмал, из слюны человека, которые они затем используют для питания. Генетический механизм, который бактерии используют для этого, активен только тогда, когда крахмал является частью обычного рациона.
И у неандертальцев, и у древних людей, которых изучали ученые, эти адаптированные к крахмалу штаммы присутствовали в зубном налете, в то время как у большинства приматов почти не было стрептококков, способных расщеплять крахмал.
«Похоже, что наш стрептококк приобрел способность делать это, это очень характерная для человека эволюционная черта», - сказал Уориннер.
Выводы также опровергают идею о том, что неандертальцы были главными плотоядными животными, учитывая, что «мозгу требуется глюкоза в качестве источника питательных веществ, а одного только мяса недостаточно», - сказал Уориннер.
Исследователи говорят, что это открытие имеет смысл, потому что для обществ охотников-собирателей по всему миру важны продукты, богатые крахмалом - подземные корни, клубни (например, картофель) и разнотравье, а также, например, орехи и семена. и надежные источники питания. На самом деле крахмал в настоящее время составляет около 60 процентов калорий для людей во всем мире.
«Его доступность намного более предсказуема в течение годового сезона для тропических охотников-собирателей», - сказал Ричард В. Рэнгем, профессор биологической антропологии Рут Б. Мур и один из соавторов статьи. «Эти новые данные имеют для меня большой смысл, подтверждая более новое представление о неандертальцах, что их диета была более похожей на разумную, чем считалось раньше, [имеется в виду] богатая крахмалом и приготовленная»."
Исследование также выявило 10 групп бактерий, которые были частью микробиома полости рта человека и приматов более 40 миллионов лет и до сих пор являются общими. Хотя эти бактерии могут играть важную и полезную роль, о них известно относительно мало. У некоторых даже нет имен.
Сосредоточив внимание на неандертальцах и современных людях, анализ неожиданно показал, что оральный микробиом обеих групп был почти неразличим. Только при взгляде на отдельные бактериальные штаммы можно было увидеть некоторые различия. Например, древние люди, жившие в Европе до 14 000 лет назад во время ледникового периода, разделяли с неандертальцами некоторые бактериальные штаммы, которых сегодня у людей больше нет.
Различия и сходства, выявленные в исследовании, являются частью того, что делает нас людьми, сказал Уориннер. По ее словам, это также касается возможностей анализа крошечных микробов, живущих в человеческом теле.
«Это показывает, что наш микробиом кодирует ценную информацию о нашей собственной эволюции, которая иногда дает нам намеки на вещи, которые в противном случае вообще не оставляют следов», - сказал Уориннер..