哪些细菌已经消失？古人类的牙菌斑中，藏着已消的细菌基因

近日，美国科学家重建了数十名古人类的口腔微生物群落，重组了已灭绝的微生物基因。古微生物基因的恢复有可能揭示人类的生活方式与细菌的关系。

安德鲁?柯里

刘佳玉

牙菌斑能保存 DNA，并完好封存数千年。

大约 19,000 年前，一名妇女死于西班牙北部，因被掩埋在天然赭石中，被染成红色，考古学家称她为“红夫人”。红夫人的牙齿被科学家用于研究已经灭绝的细菌及其化学产物。

科学家成功重建古人类口腔微生物 DNA

从牙结石和牙齿上的坚硬牙菌斑中，研究人员成功地恢复和重建了红夫人和其他几十个古人类口腔中的细菌的遗传物质。

这项研究成功复制了细菌产生的帮助消化营养物质的酶。

意大利特伦托大学的生物学家尼古拉?塞加塔表示，饮食的改变和抗生素的使用极大地改变了现代人类的微生物组。他说:“对古代微生物进行测序并重新创造它们的化学产物将帮助我们确定人类微生物组在过去可能具有哪些功能，而我们又失去了哪些功能。”丹麦哥本哈根大学的分子古生态学家米克尔?温特?彼泽森(Mikkel Winther Pedersen)补充说，恢复这些“消失”的基因可能对设计出新的疾病治疗方法有所帮助。

这项研究揭示了在抗生素和加工食品出现之前，哪些微生物物种可能与人类共存。但研究人员只能使用现代微生物作为参考，也限制了古微生物组的复制和重建。“我们的研究只能参考现有的已知细菌，这使细菌重组受到了一定的限制，”美国哈佛大学遗传学家克里斯蒂娜?沃纳说，“我们可能忽略了未知或可能已灭绝的生物的 DNA。”

古微生物为什么从人体中消失？

沃纳团队将铜绿假单胞菌与一对古老的基因结合起来，制造出了能产生呋喃分子的蛋白质，现代细菌被认为利用呋喃来传递细胞信号。这项研究表明，古细菌也具有同样的作用。

沃纳重建的微生物与口腔微生物组似乎格格不入，这个微生物是一种绿藻细菌，它的现代近亲通用光合作用可在微量光线的环境中生存，生活在厌氧条件下，例如死水。这种微生物并没有出现在现代人的口腔里，似乎在大约 10,000 年前就从古代人类身上消失了。

研究人员提出了几种假设:这种细菌可能因古人类在洞穴附近喝水而进入口腔，也或者它曾经是某些人类古老口腔微生物组的正常组成部分，依靠穿透脸颊的微弱光线生存。

牙菌斑是寻找古老微生物的理想场所。牙齿会将剩余的食物和其他有机物包裹在牙齿的矿物质晶格中，这既有助于保存 DNA，又能保护 DNA 免受污染。

古代微生物基因的恢复有可能揭示人类与细菌的关系。人类与微生物和寄生虫共同进化了数十万年。古代微生物产生的化合物可能在消化和免疫反应中发挥了重要作用。

参考文献: