Слушать новости
Размер шрифта
Маленький текст
Средний текст
Большой текст

Биология

Кадр из фильма «Рассвет планеты обезьян», 2014 год
Кадр из фильма «Рассвет планеты обезьян», 2014 год
Sony Pictures

Кишечник рассказал об эволюции человека

Биологи выяснили, что эволюция бактерий в пищеварительном тракте человека и человекообразных обезьян идет параллельно

Екатерина Мищенко, Анна Варенцова

Новое исследование, в процессе которого были изучены сообщества микробов — микробиомы — в кишечнике человека, шимпанзе (наших ближайших предков), бонобо (так называемых карликовых шимпанзе) и горилл, выявило, что микробиомы формируют биологический вид вместе с их организмом-носителем. Таким образом, ученые смогли проследить родословную наших бактерий, которая уходит корнями к нашим общим предкам, жившим 15 млн лет назад.

Биологи выяснили, что эволюция бактерий в пищеварительном тракте человека и человекообразных обезьян идет параллельно. Подробнее об исследовании можно узнать в журнале Science.

В результате последних лет изучения бактерий нашей пищеварительной системы, которые то и дело страдают от приема антибиотиков, стресса и несбалансированной диеты, ученые обнаружили, что большое количество бактерий в кишечнике живет с нами уже на протяжении 15 млн лет — времен, когда по Земле еще бродили наши общие предки со всеми понгидами (включающими человекообразных обезьян, а также других представителей рода Homo, ныне вымерших).

Исследование также показало, что микробы в нашем кишечнике определяются не только внешними факторами, такими как диеты, медицина и география, но и историей нашей эволюции.

С помощью реконструкции «группового портрета» обитателей кишечника наших предков можно не только узнать, чем они питались, но и проследить их родство и миграцию: так, сравнение ДНК жителей Юго-Восточной Африки и США показало, что ветви бактерий разошлись 1,7 млн лет назад — время одного из первых исходов людей из Африки.

Бактерии, которых мы потеряли

Ученые из Университета Беркли и Техасского университета изучили ДНК микробов, содержащихся в 87 образцах фекалий приматов различных видов. Видовую принадлежность бактерий определяли с помощью очень консервативного (то есть важного и поэтому медленно мутирующего и изменяющегося) участка их генома, где записан ген одной из половинок — субъединиц ДНК-гиразы. Этот белок у бактерии занят разрезанием и распутыванием ее кольцевой ДНК, которая закручивается при каждом удвоении. Понятно, что работа такой «машинки» для резки и распутывания самого ценного для клетки материала должна быть точной, как скальпель хирурга. Поэтому эксперименты с такими важными белками эволюция ставит редко, пользуясь правилом «лучшее — враг хорошего». Это и делает последовательность, где такой белок закодирован, удобной моделью измерения больших отрезков времени с помощью молекулярных часов — оценки времени по количеству мутаций (чем более давно разошлись виды, тем больше отличий можно у них отыскать), на основе чего можно построить родословную изучаемых организмов. Также удобной альтернативой «отпечатков пальцев» для идентификации определенного штамма или вида.

Для изучения микробиоты у человека или животного в кишечнике многие ученые выявляют конкретные имеющиеся микробы, основываясь на определенном участке ДНК, где кодируется субъединица 16S рибосомных рибонуклеиновых кислот (рРНК), составляющих рибосому — важную структуру живой клетки, которая занимается сборкой белковых молекул.

Но эти последовательности изменялись слишком медленно в масштабе времени существования нашего вида и ближайших предковых видов, поэтому ученые остановили свой выбор на гиразе.

Оказалось, что два семейства бактерий, Bacteroidaceae и Bifidobacteriaceae (известные всем из рекламы йогуртов бифидобактерии), присутствовали в образцах и человекообразных обезьян, и людей, а вот представители семейства Lachnospiraceae были утрачены человеком в процессе эволюции.

Мы — это наши микробиомы

Микробиом — это микробы, которые живут у нас в коже, в отверстиях в наших телах и нашем кишечнике. Значение микробиоты для людей стало очевидно за прошедшее десятилетие, когда ученые сравнивали популяции микробов у здоровых и больных людей, у новорожденных и взрослых, а также у людей разных этнических групп по всему миру. В нашем теле микробных клеток больше, чем наших собственных. Теперь стало известно, что они передаются от матери к ребенку во время рождения и беспрерывно подвергаются изменениям из-за условий жизни, типа диеты, лекарств и даже из-за домашнего питомца. Ученые также предполагают, что эти бактерии могут влиять на наше настроение и поведение.

«Бактерии в кишечнике действительно связаны с нашей биологией, — утверждает ведущий автор исследования Эндрю Моллер из Музея зоологии позвоночных Университета Беркли. — Благодаря данному исследованию, у нас появилась общая схема, чтобы изучить, как все это началось».

Ожирение, рак, некоторые заболевания воспалительной природы, такие как болезнь Крона и диабет, часто связывают с микроскопическими обитателями нашего пищеварительного тракта, с нарушением соотношения «дружелюбных» и «враждебных» человеку штаммов.

«Исследование показывает, что бактерии в нашем желудке и кишечнике являются прямыми потомками тех, что жили в наших общих с обезьянами предках, — рассказывает Эндрю Моллер. — Это означает, что мы кроме своих генов передаем потомкам и «бактериальное наследство», доставшееся нам от африканских приматов. А то, что мы утратили его часть, может быть одной из причин наших нынешних болезней».

«Теперь у нас есть образцы от всех основных групп млекопитающих, и наш следующий шаг — проследить эволюцию микробиоты с той эпохи, когда мы были крошечными плотоядными созданиями сто миллионов лет назад», — заявляет Эндрю Моллер.