Dai coproliti alle paleofeci, negli ultimi anni sono stati compiuti progressi significativi nello studio del microbioma antico attraverso l’analisi del DNA. Una fonte preziosa per conoscere più da vicino la dieta, gli stili di vita e le malattie delle popolazioni preistoriche.
Ora, un gruppo di ricercatori dell’Università nazionale autonoma del Messico ha caratterizzato il microbiota di un individuo preispanico – un adulto morto probabilmente tra i 21 e i 35 anni – risalente a circa mille anni fa, indicato come “uomo di Zimapán”. Santiago Rosas-Plazan e colleghi hanno analizzato paleofeci e tessuto intestinale mummificato, recuperati in un riparo roccioso nello stato di Hidalgo, al confine tra Mesoamerica e Aridoamerica, rilevando famiglie batteriche tipicamente associate al microbioma intestinale umano come Peptostreptococcaceae ed Enterobacteriaceae. Il sequenziamento dell’rRNA 16S e l’applicazione di rigorosi protocolli per il trattamento del DNA antico hanno permesso di individuare, tra l’altro, Romboutsia hominis, specie esclusivamente associata all’intestino umano moderno e mai riportata in uno studio su microbiomi antichi. Il lavoro è stato pubblicato a ottobre su Plos One.
Dall’estrazione del DNA al sequenziamento
Il team ha ottenuto due campioni (S1 e S2) utili per l’estrazione da 600 mg di paleofeci, mentre il campione di tessuto intestinale – di 250 mg – è stato sottoposto a due estrazioni indipendenti (estratti I3 e I3.2). L’applicazione di protocolli severi per la manipolazione del DNA antico — sterili, replicati in due laboratori distinti e monitorati con controlli negativi — ha permesso di ottenere concentrazioni di DNA tra 200 e 400 ng/µl e sequenziare dalle 40.000 (per S1) alle oltre 500.000 (per S2) letture per campione. Il campione I3.2 ha generato oltre 550.000 letture. Quanto alla concentrazione, il campione S1 ha riportato quella maggiore rispetto a S2, con il controllo negativo che ha prodotto ben 6,2 ng/µl di DNA. Dopo la sequence denoising, nonché la rimozione degli errori di sequenziamento, tutti i campioni hanno conservato il 99% della sequenza. Solo I3.2 ha mostrato un leggero calo.
Un microbioma dominato da Clostridiaceae e Peptostreptococcaceae
Le famiglie più abbondanti nei campioni erano soprattutto Clostridiaceae, in particolare Clostridium – al pari di altre mummie andine – che ha un ruolo chiave nella degradazione di polisaccaridi complessi e nella produzione di acidi grassi a catena corta (SCFA). Altre famiglie erano Peptostreptococcaceae – che comprende specie commensali cruciali per l’omeostasi intestinale – e Lachnospiraceae – nota per degradare cellulosa ed emicellulosa, compatibile con il consumo di specie vegetali locali come agavi, yucche e fichi d’India – seguite da Enterobacteriaceae, Enterococcaceae e Morganellaceae. Il campione I3.2 ha mostrato una forte presenza di generi aggiuntivi come Romboutsia e Terrisporobacter. Al contrario, i controlli negativi (C1 e C2) hanno mostrato profili composizionali diversi, con una prevalenza di Nocardioidaceae e Xanthomonadaceae.
Romboutsia hominis ospite inatteso
L’analisi multivariata ha permesso di integrare le sequenze del gene rRNA 16S da suolo, compost, microbioma umano attuale (feci e colon) e microbiomi antichi (colon mummificato e coproliti), insieme ai campioni dell’individuo preispanico. I3.2 è risultato simile ai campioni del colon umano moderno, soprattutto a quelli delle mummie andine precolombiane, e ospitava anche Romboutsia hominis. Si tratta di una specie identificata solo nel microbioma moderno e mai documentata nei microbiomi antichi, associata all’utilizzo dei carboidrati e alla biosintesi di vitamine e altri cofattori. La sua presenza suggerisce che il tessuto abbia preservato componenti autentici del microbiota originario.
Ancora lontani dal microbiota moderno
Sebbene i campioni dell’individuo di Zimapán ospitassero gruppi rappresentativi del microbiota intestinale umano, come Bacteroidaceae e Bifidobacteriaceae, la loro abbondanza era molto bassa o perfino assente (Prevotellaceae e Ruminococcaceae). Le analisi hanno infatti confermato che oltre il 90% della comunità batterica non è riconducibile a nessuno dei microbiomi moderni o ambientali considerati. Per esempio, il gruppo più abbondante era Jeotgalicoccus, un microrganismo tipicamente associato a sedimenti marini.
Conclusioni
L’integrazione di analisi molecolari, archeologiche e antropologiche ha permesso di ricostruire il primo profilo del microbioma antico preispanico, aggiungendo un altro tassello alla comprensione dell’evoluzione umana. Tuttavia, l’assenza di taxa tipici del microbiota moderno — come Prevotellaceae o Ruminococcaceae — e la presenza di batteri ambientali sottolinea la necessità di ulteriori analisi per caratterizzare funzioni, geni e potenziali adattamenti del microbioma antico.
