Een team van wetenschappers van de Universiteit van Stockholm is erin geslaagd genetische informatie te achterhalen van bacteriën die aanwezig waren in steppemammoeten die meer dan een miljoen jaar geleden leefden. De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Cell, richt zich op het verkrijgen van het oudste microbiële DNA dat aan een gastheer is gekoppeld, een prestatie die gegevens oplevert over de evolutie van bacteriën.
De resultaten maken het mogelijk om niet alleen het genoom van deze uitgestorven dieren te analyseren, maar ook de microbiële gemeenschappen die met hen samenleefden, wat een uniek overzicht oplevert. Deze informatie kan helpen begrijpen hoe microben de gezondheid en het uitsterven van de megafauna van het Pleistoceen hebben beïnvloed.
Hoe hebben ze het oudste bekende microbiële DNA gevonden?
De onderzoekers onderzochten 483 mammoetresten, waaronder kiezen, slagtanden en botten, die tot 1,1 miljoen jaar oud waren. De meeste van deze monsters waren nog nooit eerder geanalyseerd.
Dankzij geavanceerde genomische en bio-informatica-methoden kon het team de microben onderscheiden die deel uitmaakten van het microbioom van de mammoeten van de microben die de resten na hun dood koloniseerden.
Onder de bevindingen werden zes groepen bacteriën geïdentificeerd die een constante associatie met mammoeten vertoonden. Sommige van deze microben zijn verwant aan tegenwoordig bekende geslachten, zoals Actinobacillus, Pasteurella, Streptococcus en Erysipelothrix.
Door de gedeeltelijke reconstructie van hun genomen kon het oudste microbiële DNA dat ooit uit een dierlijke gastheer is teruggewonnen, worden gedocumenteerd.
Implicaties van deze microben voor de gezondheid en evolutie van mammoeten
De aanwezigheid van deze microben roept vragen op over de mogelijke invloed van bacteriën op het leven en de gezondheid van mammoeten. Een bacterie die verwant is aan Pasteurella wordt bijvoorbeeld momenteel in verband gebracht met dodelijke uitbraken bij Afrikaanse olifanten, levende verwanten van mammoeten. Dit suggereert dat deze dieren mogelijk vatbaar waren voor soortgelijke infecties.
Hoewel de afbraak van DNA het moeilijk maakt om de exacte impact van deze bacteriën te bepalen, wijst het bewijs erop dat sommige microbiële stammen honderdduizenden jaren lang naast mammoeten hebben bestaan. Deze bevinding biedt informatie over hoe microben de aanpassing, de weerstand tegen ziekten en uiteindelijk het uitsterven van de soort kunnen hebben beïnvloed.
Microbiële genomen evolueren snel, wat het onderzoek naar oude soorten complexer maakt. Volgens de onderzoekers betekende het verkrijgen van betrouwbare DNA-gegevens van meer dan een miljoen jaar geleden dat ze extreem afgebroken fragmenten moesten analyseren en deze moesten vergelijken met moderne verwanten van de bacteriën.
De bevindingen tonen aan dat bepaalde microbiële lijnen gedurende lange perioden en in verschillende geografische gebieden hebben bestaan, van meer dan een miljoen jaar geleden tot de laatste wolharige mammoeten op het eiland Wrangel, ongeveer 4000 jaar geleden. Dit wijst erop dat sommige relaties tussen gastheren en microben in de loop van de tijd stabiel zijn gebleven.
Deuren openen voor paleomicrobiologie
De ontdekking van het oudste microbiële DNA opent de deur naar onderzoek dat verder gaat dan de genomen van mammoeten. Het is nu mogelijk om hun microbiomen te onderzoeken en informatie te verkrijgen over ziekten, aanpassingen en de ecologie van uitgestorven microben.
Deze benadering maakt het mogelijk om te bestuderen hoe micro-organismen het leven en het uitsterven van de megafauna hebben beïnvloed, en levert gegevens op die een aanvulling vormen op de traditionele paleogenetica, die zich richt op het DNA van de gastheer.
Tegelijkertijd maken de vooruitgang op het gebied van sequencing en bio-informatica gedeeltelijke reconstructies van oude microben mogelijk, hoewel de haalbaarheid van het weer tot leven wekken ervan vanwege de fragmentatie van het DNA vooralsnog buiten bereik blijft.
Ten slotte moet worden opgemerkt dat dit onderzoek een kader biedt om de microbiële evolutie van uitgestorven soorten te vergelijken met die van hun levende verwanten, zoals de Afrikaanse en Aziatische olifanten.
