Muž zemřel. Je zmrzlý. Zůstalo to tak po tisíce let. Nyní „roste“ v Petriho misce.
Zní to jako z hororového filmu, ale ve skutečnosti je to biologie. A je velmi specifická. Vědcům se podařilo vypěstovat spící mikroorganismy z tělesného materiálu Otziho, slavné mumifikované mrtvoly nalezené v Alpách. Nejde jen o laboratorní trik. Toto je vzácný pohled na zdraví muže z doby měděné (doba měděná a kamenná), který žil přibližně před 5 300 lety.
Proč potřebujeme starou DNA (a živé bakterie)
Většina studií starověkých lidí se spoléhá na sekvenování DNA. Čteme genetický kód, který po nás zůstal. To je užitečné: informace vám umožní dozvědět se o původu, fyzických vlastnostech a některých nemocech. Ale DNA je jen záznam. Je statická.
Živé mikroorganismy jsou jiná věc. Jsou dynamické. Reagují na změnu. Vyvíjejí se.
Přivedením starých bakterií zpět k životu jsou vědci schopni udělat něco, co samotné sekvenování nedokáže: studovat funkce těchto patogenů. Napadli majitele? Jak silná byla imunitní odpověď těla? Byl to přirozený obyvatel střev nebo vetřelec?
„Hibernace znamená nečinnost tak hlubokou, že jsou pozastaveny normální tělesné funkce,“ říká standardní definice. U Otziho mikrobů tato suspenze vydržela pět tisíc let.
Kontext doby měděné
Otzi pochází z doby měděné. Toto bylo přechodné období mezi dobou kamennou a dobou bronzovou, která trvala přibližně od 4500 do 3500 let před naším letopočtem. E. Lidé začali vyrábět nástroje a zbraně z mědi. Začali také bydlet blíž k sobě. Zabývali se zemědělstvím a chovem dobytka.
Tyto podmínky změnily mikrobiom.
Mikrobiom je soubor bakterií, virů a hub, které žijí uvnitř nás a na povrchu těla. Toto není jen seznam „pasivních cestujících“. Je to aktivní ekosystém, který ovlivňuje trávení, imunitu a dokonce i chování. Když člověk zemře, tento ekosystém obvykle zkolabuje nebo se rychle změní. Začíná proces rozkladu.
Otzi byl výjimkou. Jeho tělo bylo uchováno v ledovci. Led. Studený. Suchost. Tyto faktory rozklad zpomalily. Spíše udržovali mikroby v klidu, než aby je ničili.
Jak probudit prastaré bakterie?
Nemůžete jen tak rozmrazit mumii a doufat v to nejlepší. Proces vyžaduje maximální přesnost.
Prohlédli a odebrali vzorky těla mumie. Zejména hledali stopy mikrobiálního života v tkáních a kůži. Podmínky na ledovci jsou drsné: záření, ultrafialové záření, čas. Tyto faktory poškozují DNA. Některé mikroorganismy jsou ale odolné.
V laboratoři vědci vytvořili vhodné pěstební médium, teplotu a atmosféru. Simulovali podmínky, které mohly existovat v roce 3300 před naším letopočtem. E.
Některé bakterie začaly růst.
To dokazuje, že organismy přežily v klidovém stavu. Jen čekali. Ne konkrétní událost. Ale jen hostitel nebo živné médium.
Které mikroby přežily?
Studie identifikovala specifické typy bakterií. Nejen obecná „střevní flóra“, ale jednotlivé druhy. Některé z nich byly známé patogeny. Další byli komenzálové – bakterie, které žijí na hostiteli, aniž by mu ublížily (alespoň za normálních podmínek).
Vědci například hledali bakterii Treponema, která způsobuje syfilis a bodnutí. Genetický důkaz byl přesvědčivý, ale pěstování živého Treponema je notoricky obtížné. Úspěšná kultivace živých buněk z Otziho těla poskytla další potvrzení genetických nálezů. To spojilo teorii s realitou.
Tato skutečnost odpovídá na otázku: „Byla tato bakterie živá nebo jen mrtvý materiál?
Byla živá.
Proč je to důležité pro moderní medicínu?
Utrácíme miliardy na boj proti antibiotické rezistenci. Nové patogeny se objevují a staré se vracejí. Ne zcela rozumíme dlouhodobé stabilitě bakteriálních genomů.
Starověcí mikrobi nabízejí základní úroveň srovnání. Kontrolní skupina z minulosti. Porovnáním genomu živých starověkých bakterií s moderními kmeny můžeme sledovat evoluci. Vidíme, jak se tyto organismy měnily, jak se transformovala lidská společnost. S rozmachem zemědělství. Otevření obchodních cest.
Ovlivnilo tavení mědi střevní mikroflóru? Šířily přeplněné životní podmínky nové nemoci? Odpovědi jsou ukryty v DNA. Projevují se ale i v chování živých buněk.
„Prostředí“ může znamenat počasí a ekosystém… nebo teplotu a vlhkost,“ poznamenávají zdroje. V laboratoři kontrolujeme tyto proměnné, abychom izolovali a studovali mikrobiální odpověď.
Rizikový faktor
Je to nebezpečné? Mohly by tyto reanimované bakterie uniknout a infikovat nás dnes?
S největší pravděpodobností ne. Není to snadné.
Náš imunitní systém se vyvinul. Naše střevní flóra je jiná. Tyto prastaré bakterie jsou přizpůsobeny lidským hostitelům z doby měděné. Jejich fyziologie se možná změnila. Jejich povrchové proteiny se nemusí vázat na naše moderní buňky stejným způsobem. Jsou to relikvie. Křehký. Pravděpodobně ztrácejí konkurenci moderních kmenů.
Slovo „pravděpodobně“ však neznamená „nikdy“.
Riziko uvolnění spícího patogenu je nízké, ale ne nulové. Proto jsou nepopiratelným požadavkem přísné protokoly biologické bezpečnosti. Tyto experimenty se provádějí v laboratořích na vysoké úrovni. A ne na otevřených desktopech. Věda je cenná a nebezpečí je pod kontrolou.
A co ostatní mumie?
Když to fungovalo s Otzim, proč ne s Tutanchamonem? Nebo z peruánských mumií?
Záleží na podmínkách prostředí. Pro uchování jsou vyžadovány specifické podmínky. Extrémní zima. Suchost. Nedostatek kyslíku. Ledovcový led poskytuje všechny tři faktory. Pouštní písek některé poskytuje. Tělesa nalezená v rašeliništích jsou různá, ale kyselá rašelina dokáže rychle zničit DNA a zabít mikroby.
Otzi měl štěstí. Spadl do trhliny. Led to uzavřel. Zamrzl v čase. Většina zbývajících těl hnije. Jejich mikrobiální komunity se navzájem vytlačují. Záznam je ztracen.
Máme jen jednoho Otziho. A teď máme jeho zárodky.
Budoucnost paleomikrobiologie
Tato studie není náhoda. Toto je důkaz konceptu.
Jak se technologie zlepšuje…
