Один-єдиний корінний зуб степового мамонта, який загинув приблизно 1,1 мільйона років тому на північному сході Сибіру, зберіг крихітні фрагменти бактеріальної ДНК. Цей зуб, знайдений біля річки Адича, дає науковцям змогу досліджувати мікробів, що колись жили всередині масивного травоїдного мешканця Льодовикового періоду. Проаналізувавши бактеріальну ДНК з кісток і зубів мамонтів, дослідники виявили мікробів, які колись жили в їхніх організмах та на їхніх тілах. Це відкриття пов’язує вимерлу тварину з бактеріями, що й сьогодні впливають на слонів, худобу та навіть людей. Розкриваючи заморожену ДНК мамонта Кожна тварина має власний мікробіом — повну спільноту бактерій та інших мікроорганізмів, що живуть на її тілі та в ньому. Для вимерлих видів, таких як мамонти, цей прихований світ зазвичай залишався недосяжним. Дослідження очолив Бенжамен Ґіне з Шведського музею природничої історії в Стокгольмі, який спеціалізується на давній ДНК — генетичному матеріалі, збереженому у дуже старих рештках. Нове дослідження охопило мікробну ДНК у 483 зразках решток мамонтів із семи місць у росії та Канаді. Команда отримала нові дані секвенування з 440 цих зразків, включно з корінним зубом мамонта віком 1,1 млн років із Адичі. Щоб виділити справді давніх мікробів, науковці спочатку видалили ДНК мамонта та людину з наборів даних. Потім вони порівняли решту фрагментів із величезною базою мікробних геномів і залишили лише короткі, пошкоджені послідовності, рівномірно розподілені по геному. Відстежуючи давніх мікробів Дослідники застосували метагеномику — метод, що зчитує всю ДНК у зразку й показує, які організми там присутні. Цей підхід дозволив побачити як навколишні мікроби, так і ті, що, ймовірно, жили в мамонтах за життя. Після кількох раундів перевірок вони ідентифікували 310 древніх видів мікробів зі 105 зразків. Більшість із них — це бактерії довкілля, що потрапили до решток після смерті. У цьому довгому списку заховані шість груп бактерій, які відповідають ознакам асоціації з господарем — тобто зазвичай живуть у чи на тілі тварин. Найчіткіші ознаки такої асоціації походили із зубів та бивнів, особливо корінних зубів, що часто зберігають ротові бактерії, які жили на поверхні зуба або в яснах. Бактеріальні лінії в мамонтів Одним із найяскравіших відкриттів став рід Erysipelothrix — група паличкоподібних бактерій, що можуть заражати різних тварин. Команда реконструювала часткові геноми штаму Erysipelothrix із корінного зуба степового мамонта віком 1,1 млн років — це найстаріша підтверджена ДНК мікроба, асоційованого з тваринами. Деякі сучасні родичі цієї бактерії пов’язані із зараженням серцевих клапанів у собак; один ветеринарний звіт описує Erysipelothrix tonsillarum у кількох собак з ендокардитом — небезпечним запаленням внутрішньої оболонки серця. Це демонструє, що подібні бактерії могли переходити від нешкідливих мешканців до серйозних патогенів. Ротова бактеріальна ДНК мамонтів Інша група мікробів належала до роду Streptococcus, що включає як нешкідливі види, так і патогени. У людей Streptococcus mutans є основною причиною карієсу. Мамонтові Streptococcus були віддалено споріднені з S. mutans і Streptococcus devriesei, видом, пов’язаним із зубами коней. Це свідчить, що й мамонти мали власних характерних ротових бактерій, які інколи пошкоджували їхні зуби. Ті самі мікробні групи, що тихо мешкають у ротових порожнинах сучасних тварин, можливо, псували зубну емаль мамонтів задовго до появи людей. У наборі також знайшли два кластери бактерій, подібних до Pasteurella. У 2020 році штам Bisgaard taxon 45 з родини Pasteurellaceae був пов’язаний із летальним сепсисом у шести африканських слонів у Зімбабве. Мамонтові Pasteurella з пізнього плейстоцену були близькими родичами цього слонового штаму, що вказує: подібні інфекції крові могли траплятися і в мамонтів. Що це говорить про здоров’я мамонтів Не всі мікроби, знайдені в мамонтів, були потенційно смертоносними. Багато бактерій є коменсалами — мешкають у тілі господаря без шкоди, поки умови не зміняться. Одна бактеріальна лінія була найближчою до Basfia succiniciproducens, бактерії рубця у худоби, що виробляє багато янтарної кислоти. Янтарна кислота — важливий проміжний продукт енергетичного обміну, тож подібні мікроби могли допомагати мамонтам перетравлювати жорстку рослинну їжу. Водночас геномні дані показали потенційну вірулентність деяких мамонтових штамів. Деякі Pasteurella та Streptococcus мали гени, пов’язані з токсинами, утворенням біоплівок або молекулами, що допомагають бактеріям проникати в тканини. Сучасні родичі Erysipelothrix можуть викликати сепсис та ендокардит у свійських та диких тварин. У сукупності мікробні геноми з мамонтів показують баланс корисних мікробів, нейтральних «пасажирів» і потенційних патогенів — так само, як у сучасних тварин. Уроки з давньої ДНК мамонтів Фіксуючи знімки мікробів, асоційованих з господарем, у проміжку понад мільйон років, це дослідження значно розширює межі мікробіомних досліджень. Воно також демонструє, що швидко еволюційні бактерії можуть бути відстежені навіть у такій глибокій давнині за умови гарного збереження. Результати додають новий вимір до досліджень еволюції мамонтів, що ґрунтуються на їхніх геномах і викопних рештках. Мікроби могли впливати на те, як ці травоїдні Льодовикового періоду перетравлювали їжу, протистояли інфекціям та адаптувались до зміни клімату. Такі ж методи можна застосувати до інших добре збережених решток — від давніх коней до печерних ведмедів. Подальші дослідження зубного каменю — затверділого нальоту — можуть відкрити ще багатші давні мікробні спільноти. «Ця робота відкриває новий розділ у вивченні вимерлих видів. Тепер ми можемо заглядати далі за геноми мамонтів і досліджувати мікробні спільноти, які жили всередині них», — сказав Лав Дален, професор еволюційної геноміки Центру палеогенетики. Дослідження опубліковане в журналі Cell.