Investigadores descubrieron microbiomas bien conservados de dos dientes de 4.000 años de antigüedad en una cueva caliza de Irlanda, que contenían bacterias causantes de enfermedades de las encías, así como el primer genoma antiguo de alta calidad de S. mutans, una bacteria bucal que es una de las principales causas de la caries dental.
Estos descubrimientos permitieron a los investigadores evaluar el impacto de los cambios dietéticos del pasado en el microbioma oral a lo largo de milenios, incluidos los cambios importantes que coincidieron con la popularización del azúcar y la industrialización. Los dientes, ambos procedentes del mismo hombre de la Edad del Bronce, también proporcionaron una instantánea de la salud bucodental en el pasado, con un diente que mostraba indicios de disbiosis del microbioma.
El ADN microbiano extraído de dientes humanos antiguos puede proporcionar información sobre la evolución del microbioma oral. ¿En qué se diferenciaban las bocas de nuestros antepasados de las nuestras y por qué? La excelente conservación del ADN en la placa dental fosilizada ha hecho de la cavidad bucal uno de los aspectos mejor estudiados del cuerpo humano antiguo. Sin embargo, los científicos han recuperado muy pocos genomas completos de bacterias orales anteriores a la época medieval. Los investigadores tienen conocimientos limitados sobre la diversidad bacteriana prehistórica y el impacto relativo de los cambios dietéticos recientes en comparación con los antiguos, como la difusión de la agricultura a partir de hace unos diez mil años.
S. mutans es la causa principal de las caries dentales y muy común en los microbiomas orales. Sin embargo, es excepcionalmente raro en el registro genómico antiguo. Una razón de su rareza podría ser su naturaleza productora de ácido: este ácido provoca la caries dental, pero también degrada el ADN e impide que la placa se mineralice. La ausencia de ADN de S. mutans en las bocas antiguas también podría reflejar la existencia de hábitats menos favorables para la especie durante la mayor parte de la historia de la humanidad. Los arqueólogos han observado un aumento de las caries dentales en los restos óseos tras la adopción de la agricultura cerealista, pero las caries se vuelven mucho más comunes en el periodo moderno temprano, a partir del 1500 d.C. aproximadamente.
Los dientes de la muestra formaban parte de un gran conjunto de restos óseos excavados en una cueva de piedra caliza de Killuragh, en el condado de Limerick, por el difunto Peter Woodman, del University College Cork. Mientras que otros dientes de la cueva mostraban caries dental avanzada, no había indicios de caries en los dientes de la muestra. Sin embargo, la raíz de un diente arrojó una cantidad sin precedentes de secuencias de mutans.
Nos sorprendió mucho ver una abundancia tan grande de mutans en este diente de 4.000 años de antigüedad, declaró Lara Cassidy, profesora adjunta del Trinity College de Dublín y autora principal del estudio. Es un hallazgo extraordinariamente raro y sugiere que este hombre corría un alto riesgo de desarrollar caries justo antes de su muerte.
Las condiciones frescas, secas y alcalinas de la cueva pueden haber contribuido a la excepcional conservación del ADN de S. mutans, pero su gran abundancia también apunta a una disbiosis. Los investigadores descubrieron que, mientras que el ADN de S. mutans era abundante, otras especies de estreptococos estaban prácticamente ausentes de la muestra dental. Esto implica que el equilibrio natural de la biopelícula oral se había alterado y que S. mutans había superado a las demás especies, lo que condujo a un estado previo a la enfermedad.
El estudio respalda la hipótesis de la «desaparición del microbioma», según la cual los microbiomas de nuestros antepasados eran más diversos que los actuales. Junto con el genoma de S. mutans, los autores reconstruyeron dos genomas de T. forsythia -una bacteria implicada en las enfermedades de las encías- y descubrieron que eran muy divergentes entre sí, lo que implica niveles mucho más altos de diversidad de cepas en las poblaciones prehistóricas.
Los dos dientes de la muestra contenían cepas muy divergentes de T. forsythia, explica Iseult Jackson, doctoranda y primera autora del estudio. Estas cepas de una sola boca antigua eran más diferentes genéticamente entre sí que cualquier par de cepas modernas de nuestro conjunto de datos, a pesar de que estas muestras modernas procedían de Europa, Japón y Estados Unidos. Esto es interesante porque la pérdida de biodiversidad puede tener repercusiones negativas en el medio bucal y en la salud humana.
Los genomas reconstruidos de T. forsythia y S. mutans revelaron cambios drásticos en el microambiente oral durante los últimos 750 años. En los últimos siglos, un linaje de T. forsythia se ha hecho dominante en las poblaciones mundiales. Este es el signo revelador de un episodio selectivo, en el que una cepa aumenta rápidamente de frecuencia debido a alguna ventaja genética. Los investigadores descubrieron que los genomas postindustriales de T. forsythia han adquirido muchos genes nuevos que ayudan a la bacteria a colonizar el entorno bucal y causar enfermedades.
S. mutans también mostró indicios de expansiones recientes de linaje y cambios en el contenido génico, que coinciden con la popularización del azúcar. Sin embargo, los investigadores descubrieron que las poblaciones modernas de S. mutans han permanecido más diversas que las de T. forsythia, con profundas escisiones en el árbol evolutivo de S. mutans anteriores al genoma Killuragh. Creen que esto se debe a diferencias en los mecanismos evolutivos que dan forma a la diversidad genómica en estas especies.
S. mutans es muy hábil intercambiando material genético entre cepas, afirma Cassidy. Esto permite que una innovación ventajosa se propague entre linajes de mutans, en lugar de que un linaje se convierta en dominante y sustituya a todos los demás.
En efecto, estas dos bacterias causantes de enfermedades han cambiado drásticamente desde la Edad de Bronce hasta hoy, pero parece que transiciones culturales muy recientes, como el consumo de azúcar, han tenido un impacto desmesurado.
Fuentes
Oxford University Press USA | Iseult Jackson, Peter Woodman, Marion Dowd, Linda Fibiger, Lara M Cassidy, Ancient Genomes From Bronze Age Remains Reveal Deep Diversity and Recent Adaptive Episodes for Human Oral Pathobionts, Molecular Biology and Evolution, Volume 41, Issue 3, March 2024, msae017, doi.org/10.1093/molbev/msae017
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