Ağız Bakterilerimizin Şaşırtıcı Evrimsel Geçmişi Ortaya Çıkıyor

Neandertaller, primatlar ve insanların ağız mikrobiyomlarının rekonstrüksiyonu oluşturuldu ve insan evrimi ve sağlığı hakkında beklenmedik sonuçlar çıktı.

Araştırmacılar; 100.000 yıl önceye tarihlenen bir Neandertale ait ve şimdiye dek dizilenenlerin en eskisi olan ağız mikrobiyomu da dahil olmak üzere Neandertaller, primatlar ve insanların ağız mikrobiyomlarının rekonstrüksiyonunu oluşturdular. Yaptıkları incelemeler sonucunda araştırmacıların karşısına insan evrimi ve sağlığı hakkında beklenmedik ipuçları çıktı.

Proceedings of the National Academy of Sciences adlı dergide yayımlanan yeni bir çalışma; insanların, Neandertallerin ve primatların antik diş taşlarını karşılaştırıyor. Araştırmacılar, ağız mikrobiyomlarındaki farklılıklara rağmen, insan soy çizgisi üzerinde 40 milyon yıldan da uzun bir süre boyunca korunan on temel bakteri türü tespit etti. Ekip, insanlar ve Neandertaller arasında yüksek dereceli bir benzerlik keşfetti. Bu benzerlik, ağız streptokoklarında (bir bakteri türü) nişasta sindirimi kabiliyetinin Homo cinsine özgü belirgin kazanımını da içeriyor; bu kazanım, bu bakterinin ortak bir atada gerçekleşen beslenme düzeni değişikliğine uyum sağladığını gösteriyor.

(Neandertaller Bazılarımızın Aksine Dişlerine İyi Bakmış)

Vücudumuzun içinde ve üzerinde, binlerce farklı bakteri türüne -bizim mikrobiyomumuza- ait trilyonlarca mikrobik hücre yaşıyor. Bu mikroplar, insan sağlığında önemli bir rol oynuyor fakat evrimleri hakkında çok az şey biliniyor. Yayımlanan yeni çalışmada, Max Planck İnsan Tarihi Bilimi Enstitüsü bilim insanları önderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi; insanlara ve Neandertallere ait fosilleşmiş diş plaklarını -geçtğimiz 100.000 yılı kapsayacak şekilde- analiz ederek ve bunları vahşi şempanzeler, goriller ve uluyan maymunlara ait diş plaklarıyla karşılaştırarak hominidlerin ağız mikrobiyomunun evrimsel tarihini inceliyor.

13 ülkedeki 41 enstitüden birçok araştırmacı, bulundukları katkılar ile bu çalışmayı bugüne kadar ağız mikrobiyomu hakkında yapılan en kapsamlı ve en iddialı çalışma heline getirdi. Primat ve insan evriminde önemli role sahip 120’den fazla bireye ait diş taşları üzerinde yaptıkları analizler, erken insan davranışı hakkında şaşırtıcı bulgular ve hominid mikrobiyomunun evrimine dair eşi benzeri olmayan fikirler ortaya çıkardı.

Dünyanın En Zorlayıcı Yapbozu

On binlerce ya da yüz binlerce yıllık DNA ile çalışmak fazlasıyla zorlayıcı; tıpkı arkeologların kırılmış kapları eski haline döndürmeleri gibi arkeogenetikçiler de geçmişin eksiksiz bir tablosunu oluşturmak amacıyla antik genomların birbirinden ayrılmış parçalarını titizlikle bir araya getirmeye çalışıyorlar. Bu çalışmada araştırmacılar, milyarlarca DNA parçasını genetik anlamda analiz etmek ve arkeolojik diş taşlarında korunan çoktan ölüp gitmiş bakteri topluluklarını saptamak için yeni aletler ve işlemsel yöntemler geliştirmek zorunda kaldılar. Araştırmacılar, bu yeni aletleri kullanarak Sırbistan’daki Pešturina Mağarası’nda bulunan bir Neandertalin 100.000 yıllık ağız mikrobiyomunun rekonstrüksiyonunu yaptılar; bu, 50.000 yıllık fark ile şimdiye dek başarılı şekilde rekonstrüksiyonu yapılmış en eski ağız mikrobiyomuydu.

Max Planck İnsan Tarihi Bilimi Enstitüsü’nde doktora adayı olan çalışmanın başyazarı James Fellows Yates, “Ağız mikrobiyomundaki bakteriyel DNA’nın düşünülenden en az iki kat daha uzun bir süre boyunca korunabileceğini gösterebildik.” diyor. “Bu çalışmada geliştirilen aletler ve teknikler, mikrobiyal arkeolojideki temel soruları cevaplama konusunda yeni fırsatlar yaratmakla birlikte insanlar ile mikrobiyomları arasındaki yakın ilişkinin daha kapsamlı bir şekilde incelenmesine de olanak sağlayacak.”

Dayanıklı Mikrobiyal Topluluk

Araştırmacılar; fosilleşmiş diş plağı içinde, 40 milyon yıldan uzun bir süredir primat ağız mikrobiyomunun üyeleri olan ve hala da insanlar ile en yakın primat akrabaları arasında paylaşılan on adet bakteri grubu tespit etti. Bu bakterilerin çoğu, ağız içinde önemli faydalı fonksiyonlara sahip olmaları ve sağlıklı dişler ile diş etlerini desteklemeleriyle biliniyor. Bu bakterilerin kayda değer sayıdaki bir kısmı üzerinde o kadar az çalışma yapıldı ki bunların bir tür isimleri bile yok.

Forsyth Enstitüsü Kıdemli Personel Üyesi ve çalışmanın ortak yazarı olan Floyd Dewhirst, “En önemli taksonların büyük bir kısmının yetersiz şekilde vasıflandırılmış olması, bunlar üzerinde yıllar boyunca çalışan ağız mikrobiyologlarını şaşırtıyor.” diyor. “Gün geçtikçe bu topluluğun yeni üyeleri hakkında bilgi sahibi oluyoruz ve sonuçlar bize, tam bir vasıflandırmanın hedefi olacak yeni üyeler sağlıyor.”

Paleolitik Bağlantılar

İnsanlar, diğer primatlarla birçok ağız bakterisi paylaşsalar da insanların ağız mikrobiyomları özellikle Neandertaller ile çok fazla benziyor. Bununla birlikte, çoğunlukla bakteri suşları (Bir bakterinin farklı alttürlerinin aralarında genetik farklılıklar bulunan gruplarına “suş” deniyor.) düzeyinde birkaç küçük farklılık bulunuyor. Araştırmacılar bu farklılıklara daha yakından baktıklarında Buzul Çağı Avrupa’sında yaşayan antik insanların, bazı bakteri suşlarını Neandertallerle paylaştıklarını fark ettiler. Birey, ağız mikrobiyomunu erken çocukluk döneminde kendisine bakıcılık eden kişiden kazandığı için bahsedilen paylaşım, erken insan-Neandertal çiftleşmelerini ve bu çiftlerin çocuk yetiştirdiklerini gösteriyor olabilir; zaten bu durum, hem antik hem modern insanlarda bulunan Neandertal DNA’sının keşfiyle de anlaşılmıştı. Araştırmacılar, Neandertallerdekine benzer bakteri suşlarının yaklaşık 14.000 yıl önceden itibaren insan mikrobiyomundaki yerini kaybettiğini fark ettiler; bu, Son Buzul Çağı’ndan sonra Avrupa’da önemli popülasyon azalmasının yaşandığı bir dönemdi.

Max Planck İnsan Tarihi Bilimi Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacı olan, çalışmanın ortak yazarı Irina Velsko, “Ağız bakterisi, insanlar ve Neandertallerin on binlerce yıl önce yaşadıkları etkileşimlerin yeniden canlandırılması bakımından beklenmedik bir fırsat sundu.” diyor. “Mikrobiyal evrim biyolojisi ile insanın kesişimi oldukça büyüleyici!”

Erken Gelişen Nişasta Sevgisi

En büyük sürprizlerden biri şuydu: Streptokok adlı bakterinin hem modern insanlarda hem de Neandertallerde var olan bir alt grubunun, Homo cinsi evriminin erken sahfalarında nişastayı sindirebilecek şekilde adaptasyon sağladığı keşfedildi. Bu durum; nişastalı besinlerin, tarımın uygulanmaya başlamasından ve hatta modern insanların evriminden bile daha önce, insan beslenme düzeni için önemli bir unsur haline geldiğini gösteriyor. Kökler, yumrular ve tohumlar gibi nişastalı besinler, zengin birer enerji kaynağıdır. Daha önceki çalışmalar; nişastalı besinleri yemeye geçişin atalarımıza, türümüzü karakterize eden büyük beyinleri geliştirmekte yardım edip etmediğine dair tartışıyordu.

Harvard Üniversitesi Antropoloji Departmanı ile Max Planck İnsan Tarihi Bilimi Enstitüsü’nde ortak derslere sahip bir profesör olan, çalışmanın kıdemli başyazarı Christina Warinner, “En eski atalarımızın menüsünde yer alan besinleri yeniden oluşturmak çok zorlu bir görev fakat ağız bakterilerimiz, beslenme düzeninde gerçekleşen ve bizi daha benzersiz insanlar yapan erken dönem geçişlerin anlaşılması bakımından önemli ipuçları taşıyor.” diyor. “Bakteriyel genomlar, insan genomlarından çok daha hızlı evrimleşiyor; böylece mikrobiyomumuz, uzak ve yakın evrimsel geçmişimizdeki önemli olayların hassas bir göstergesi haline geliyor.”

Bu, düşünmeye değer bir konu: Dişlerimiz üzerinde büyüyen ve her gün dikkatlice fırçalayıp temizlediğimiz bekteriyel plaklar yalnızca sağlığımız açısından değil, aynı zamanda evrimimiz bakımından da dikkate değer ipuçları taşıyor.

Max Planck Institute for the Science of Human History. 10 Mayıs 2021.

Makale: Yates, J. A. F., Velsko, I. M., Aron, F., Posth, C., Hofman, C. A., Austin, R. M., … & Warinner, C. (2021). The evolution and changing ecology of the African hominid oral microbiome. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(20).