对跨越人类长达 10 万年历史的口腔微生物区系基因组的重建可能揭示了喜欢以我们的口腔为家的细菌种类的惊人变化。
来自德国和美国的研究人员联手解码从人类牙菌斑中提取的 DNA保留下来，利用这些序列来重建细菌曾经使用过的蛋白质。
这是人类微生物研究中的一个重要时刻，让我们深入了解不再属于我们身体个人生态系统一部分的细菌。 将来，这些发现甚至可能用于开发新的药物治疗方法。
牙垢或钙化牙菌斑是微生物的完美藏身之处，这就是牙医强调每天刷牙和使用牙线的重要性的原因。 尽管它能够很好地为细菌提供保护，但研究人员仍然只能从古代样本中提取出非常小的 DNA 片段来进行研究。 这就留下了许多科学侦探工作来破译这些序列。
“一个典型的细菌基因组有 300 万个碱基对长，但我们恢复的古代 DNA 的时间碎片平均长度仅为 30 到 50 个碱基对，”说马萨诸塞州哈佛大学的人类学家克里斯蒂娜·沃林纳。
“换句话来说，每个古代细菌基因组就像一个6万块拼图，而每块牙垢都包含数百万个基因组。”
研究人员从 12 岁的牙菌斑开始（40,000 至 102,000 岁之间）和 34 名人类（150 至 30,000 岁之间）。
以前，此类遗传片段会与现代微生物物种的基因组进行比较？ 一份有用的参考资料，但永远不会揭示新物种或灭绝物种。
在这种情况下，研究人员改进了一种称为再次装配技术，其中较小的 DNA 碎片可以构建成整个基因组。
这有点像试图将一块拼图拼凑起来，只有其中的一些部分，而没有任何图片可供使用。 部署了各种技巧，包括识别重叠和模式，来尝试填补空白？ 经过三年对所有样本的仔细比较和分析，细菌基因组得以重建。
研究人员从质量显着的基因组中发现了一个称为生物合成基因簇的共享序列。 这些簇内的基因在细菌内部蛋白质的构建中发挥着重要作用。
“这就是细菌制造真正复杂而有用的化学物质的方式，”说沃里纳。 “我们几乎所有的抗菌剂和许多药物治疗最终都源自这种细菌生物合成基因簇。”
研究人员将重建的 DNA 序列转移到现代细菌中，成功地生产了基于曾经生活在我们祖先口腔内的古代微生物蓝图的酶。 其中一种酶产生有机分子，称为呋喃,如今它们参与细菌细胞之间的信号传导。
根据对呋喃产生酶两侧基因的研究，研究人员怀疑这个特定版本可能在调节细菌光合作用中发挥作用。
总而言之，数量最多的高质量序列似乎属于一种称为绿生菌。 这些微生物能够利用光氧化硫来获取能量，但它们并不完全是我们想象中的靠在牙齿上的生物体。
它们可能曾经生活在人类的嘴里，每当我们张开嘴时，它们都会吸收我们扁桃体温暖的少量光线。 或者它们是饮用池塘水的结果。
虽然我们不是在谈论让微生物在这里复活？ 细菌版本侏罗纪公园？ 古代基因组有助于告诉科学家我们的微生物组在数万年中如何变化和进化。
例如，问题是为什么这些细菌不再存在于我们的口腔中？ 也许是由于行为或饮酒习惯的改变？ 这是未来研究可以关注的问题。
“现在我们可以扩大这个过程，”说沃里纳。 “突然之间，我们可以极大地扩展我们对生化历史的理解。”
该研究发表于科学。
