Reconstruyen microbiomas orales de neandertales, primates y humanos y descubren pistas inesperadas sobre la salud humana

Un nuevo estudio publicado en la revista ‘PNAS’ realizado por un equipo internacional de investigadores ha comparado placa dental antigua de humanos, neandertales y otros primates y, a pesar de las diferencias en el microbioma oral, identificaron diez tipos de bacterias principales que se mantuvieron en el linaje humano durante más de 40 millones de años.

El equipo descubrió un alto grado de similitud entre los neandertales y los humanos, incluida una aparente adquisición de la capacidad de digestión del almidón por parte de los estreptococos orales específica para los homos, lo que sugiere que las bacterias se adaptaron a un cambio dietético que se produjo en un ancestro común.

En nuestro cuerpo viven billones de células microbianas pertenecientes a miles de especies bacterianas: el microbioma. Estos microbios desempeñan un papel fundamental 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 multidisciplinar dirigido por científicos del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Historia Humana (MPI-SHH) investiga la historia evolutiva del microbioma oral de los homínidos analizando la placa dental fosilizada de humanos y neandertales de los últimos 100.000 años y comparándola con la de chimpancés, gorilas y monos aulladores salvajes.

Investigadores de 41 instituciones de 13 países han contribuido al estudio, lo que lo convierte en el mayor y más ambicioso estudio sobre el microbioma oral antiguo realizado hasta la fecha. Su análisis del sarro dental de más de 120 individuos que representan puntos clave en la evolución de los primates y los humanos ha revelado hallazgos sorprendentes sobre el comportamiento humano primitivo y nuevos conocimientos sobre la evolución del microbioma de los homínidos.

Trabajar con ADN de decenas o cientos de miles de años de antigüedad es un gran reto y, al igual que los arqueólogos que reconstruyen vasijas rotas, los arqueogenetistas también tienen que unir 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 conservadas durante mucho tiempo en el cálculo dental arqueológico.

Con estas nuevas herramientas, los investigadores reconstruyeron el microbioma oral de un neandertal de la cueva de Pesturina (Serbia), de 100.000 años de antigüedad, el más antiguo reconstruido con éxito hasta la fecha en más de 50.000 años.

“Hemos podido demostrar que el ADN bacteriano del microbioma oral se conserva al menos el doble de tiempo de lo que se creía hasta ahora -afirma James Fellows Yates, autor principal y doctorando 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 a preguntas fundamentales en arqueología microbiana, y permitirán una exploración más amplia de la íntima relación entre los seres humanos y su microbioma”.

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 siguen siendo compartidos 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 carece de nombres de especies.

“Que muchos de los taxones más importantes estén mal caracterizados es una sorpresa para los microbiólogos orales que llevan años trabajando en estos organismos -afirma Floyd Dewhirst, miembro principal del personal del Instituto Forsyth y coautor del estudio-. Todavía estamos aprendiendo sobre nuevos miembros de esta comunidad, y estos resultados nos dan nuevas especies a las que dirigirnos para una caracterización completa”.

Aunque los humanos comparten muchas bacterias orales con otros primates, los microbiomas orales de los humanos y los neandertales son particularmente similares. No obstante, existen algunas pequeñas diferencias, sobre todo a nivel de cepas bacterianas.

Cuando los investigadores examinaron más de cerca estas diferencias, descubrieron que los antiguos humanos que vivían en la Europa de la Edad de Hielo compartían algunas cepas bacterianas con los neandertales. Dado que el microbioma bucal se adquiere normalmente en la primera infancia a través de los cuidadores, este intercambio podría reflejar anteriores emparejamientos entre humanos y neandertales y la crianza de los niños, como también ha indicado el descubrimiento de ADN neandertal en los genomas humanos antiguos y modernos.

Los investigadores descubrieron que las cepas bacterianas similares a las de los neandertales ya no se encontraban en los humanos después de hace unos 14.000 años. Hace 14.000 años, un periodo en el que se produjo una importante renovación de la población en Europa al final de la última Edad de Hielo.

“Las bacterias orales proporcionan una oportunidad inesperada para reconstruir las interacciones de los humanos y los neandertales hace decenas de miles de años -apunta Irina Velsko, investigadora postdoctoral en el MPI-SHH y coautora del estudio-. La intersección de la biología evolutiva humana y microbiana es fascinante”.

Una de las mayores sorpresas fue el descubrimiento de que un subgrupo de bacterias ‘Streptococcus’ presente tanto en los humanos modernos como en los neandertales parece haberse adaptado especialmente a consumir almidón en los primeros tiempos de la evolución del Homo.

Esto sugiere que los alimentos con almidón adquirieron importancia en la dieta humana mucho antes de la introducción de la agricultura y, de hecho, incluso antes de la evolución de los humanos modernos. Los alimentos ricos en almidón, como las raíces, los tubérculos y las semillas, son ricas fuentes de energía, y estudios anteriores han argumentado que la transición al consumo de alimentos ricos en almidón puede haber ayudado a nuestros ancestros a desarrollar los grandes cerebros que caracterizan a nuestra especie.

“Reconstruir lo que había en el menú de nuestros antepasados más antiguos es un reto difícil, pero nuestras bacterias orales pueden tener pistas importantes para entender los primeros cambios en la dieta que nos han hecho singularmente humanos -señala Christina Warinner, autora principal del estudio y profesora con nombramientos conjuntos en Antropología y Ciencias del Microbioma en la Universidad de Harvard y el MPI-SHH-. Los genomas bacterianos evolucionan mucho más rápido que el genoma humano, lo que hace que nuestro microbioma sea un indicador especialmente sensible de los principales acontecimientos de nuestro pasado evolutivo lejano y reciente”.

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