El cálculo (cálculo dental) conserva el ADN durante miles de años, proporcionando información sin precedentes sobre la biodiversidad y las capacidades funcionales de los microbios antiguos. Crédito: Fundación Werner Siemens, Felix Wei
En un estudio innovador, los científicos han reconstruido genomas bacterianos antiguos a partir de la placa dental humana y los neandertales, y han descubierto metabolitos previamente desconocidos llamados paleofuranos, que proporcionan información valiosa sobre la salud y la nutrición humanas tempranas.
Los investigadores informan que la reconstrucción de los genomas bacterianos recuperados de las placas calcificadas de restos humanos y neandertales ha proporcionado nuevos conocimientos sobre los metabolitos bacterianos del Pleistoceno no descritos anteriormente. Este enfoque amplía la capacidad de los investigadores para estudiar productos microbianos naturales, que en su mayoría se han limitado al estudio de bacterias vivas.
Las pequeñas moléculas bioactivas producidas por microbios, a menudo llamadas productos naturales, han sido una fuente importante de diversos compuestos funcionales para la industria y la medicina, incluidos varios antimicrobianos. La caracterización de productos naturales codificados en grupos de genes biosintéticos (BGC) que alguna vez fueron producidos por microbiomas de microbiomas antiguos proporcionaría información valiosa sobre metabolitos previamente desconocidos, así como su papel en la nutrición y la salud de los primeros homínidos.
Usando ADN antiguo, los bioquímicos han logrado crear moléculas: paleofuranos (que se muestran aquí en forma de polvo). Crédito: Anna Schröll/Leibniz-Hong Kong
Aunque los avances recientes en paleogenética han arrojado luz sobre la diversidad genómica pasada en humanos, las funciones y capacidades biosintéticas de este Paleolítico de rápido crecimiento siguen siendo difíciles de alcanzar.
Martin Clapper y sus colegas buscaron grupos de genes biosintéticos en conjuntos de datos metagenómicos extraídos de la placa dental calcificada, o cálculo, de los restos de humanos antiguos y neandertales que abarcan casi 100.000 años.
Reconstruyeron 459 genomas bacterianos ensamblados en metagenomas (MAG). Algunas de las magnetosferas tenían más de 90.000 años que las magnetosferas más antiguas reconstruidas anteriormente. Dentro de esta muestra, Clapper et al. Descubra bacterias no descritas anteriormente de la era del Pleistoceno[{» attribute=»»>species within the genus Chlorobium, which contained a BGC shared by seven Middle and Upper Paleolithic individuals.
Microbes are Nature’s greatest chemists, and by studying the genomes of ancient bacteria, it may be possible to discover new uses for very old molecules. Credit: Werner Siemens Foundation, Felix Wey
Using heterologous expression techniques to reconstruct the biosynthetic action of these ancient BGCs, the authors found that they produced previously unreported metabolites, namely 5-alkylfuran-3-carboxylic acid products that the authors dub paleofurans.
According to the authors, the findings demonstrate the paleobiotechnological approach’s potential in future natural product exploration in ancient metagenomes.
“By merging metagenomics, genome mining, gene synthesis, and metabolic analyses with the field of [ancient DNA] En la investigación, estamos trazando un curso para descubrir productos naturales antiguos para obtener conocimientos evolutivos sobre su formación y origen, así como para informar sobre sus posibles aplicaciones en el futuro», escribe Clapper. et al.
Para obtener más información sobre esta investigación, consulte Bioquímicos ‘reviven’ moléculas de la edad de piedra a partir de ADN antiguo.
Referencia: «Productos naturales de genomas bacterianos reconstruidos del paleolítico medio y superior» por Martin Clapper, Alexander Hubner, Inan Ibrahim, Ina Wasmuth, Maxim Bury, Viet J Hansch, Shuibing Zhang, Walid Jamal, Harikumar Soma, James A. Becarios Yates Jasmine Frangenberg, Irina M. Velescu, Somak Chaudhry, Rosa Herbst, Evgeny F. Pratofanov, Hans-Martin Dahse, Therese Horch, Christian Hertweck, Manuel Ramon Gonzalez-Morales, Lawrence J. Strauss, Ivan Filotievich, Christina Wariner y Pierre Stallforth, 4 de mayo de 2023, Ciencias.
DOI: 10.1126/ciencia.adf5300
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