1. yle.fi
  2. Uutiset
  3. mikrobiologia

Joukkokuolema vatsassamme: Ihmisen suoliston kuhinasta on kadonnut suuri määrä hyväntekijöitä

Vuosituhannen takaisista kivettyneistä ulosteista löytyi mikrobilajeja, joita meidän suolistomme yksipuolistuneessa mikrobiyhteisössä ei enää ole. Toisessa tutkimuksessa hampaiden plakin mikrobiomista paljastui yllätys ihmisen evoluutiosta.

Suoliston mikrobiomi on jokaiselle yhtä yksilöllinen kuin sormenjälki. Mikrobiporukka on enimmäkseen bakteereja, mutta joukossa on myös arkeoneja, aitotumaisia, viruksia ja faageja. Kuva: Maksim Jemeljanov / Alamy / AOP

Ihmisen suolistossa elävä monimutkainen bakteerien ja muiden mikrobien yhteisö, mikrobiomi, on viime vuosina osoittautunut tutkimus tutkimukselta yhä tärkeämmäksi hyvinvoinnillemme.

Ummetus tai ripuli on helppo ymmärtää suolistovaivaksi, mutta suoliston mikrobiomin kunnolla on havaittu yhteyksiä niinkin erilaisiin sairauksiin ja vaivoihin kuin osteoporoosi ja masennus tai kutiseva iho ja katkeilevat kynnet, ja lista pitenee pitenemistään.

Nature (siirryt toiseen palveluun)-lehdessä julkaistu tuore kansainvälinen tutkimus avaa asiaan kaikkien aikojen laajimman historiallisen näkökulman.

Tutkimus osoittaa, miten rajusti elämäntyylimme muuttuminen heijastuu suolistossa. Tulokset voivat osaltaan auttaa selittämään diabetesta, sairaalloista lihavuutta ja muita modernin maailmamme elämänmenoon liittyviä vitsauksia.

Tutkittavina oli kahdeksan Yhdysvalloista ja Meksikosta löydettyä koproliittia eli kivettynyttä ulostetta.

Ihmisten ja muiden eläinten koproliitit ovat kaukaisen menneisyyden ravinnon, loisien ja tautien tutkijoille aina mieluisia löytöjä. Nyt tutkitut ulosteet olivat säilyneet luolien kuivuudessa tuhat ja jopa kaksituhatta vuotta.

Kentuckyssa sijaitseva luola Mammoth Cave oli jollekulle käymälä kauan sitten. Hänen ulosteensa fossiili on tieteelle arvokas löytö. Kuva: James St. John

Koproliitteihin tallettuu myös osa suoliston seinämiä reunustavasta mikrobiomista. Se otettiin tarkasteluun yhdysvaltalaisen Joslinin diabeteskeskuksen (siirryt toiseen palveluun) johtamassa tutkimuksessa.

Ensin tehtiin pohjatyö eli todettiin ravinnon analyysien perusteella, että kyse oli ihmisten ulosteista – eikä esimerkiksi heidän koiriensa – sekä määriteltiin löytöjen ikä radiohiiliajoituksella.

Sen jälkeen ryhdyttiin salapoliiseina etsimään säilynyttä DNA:ta, josta eri mikrobit olisivat tunnistettavissa. Tuloksen varmistamiseksi jokainen sekvensointi toistettiin 400 miljoonaa kertaa, nelinkertaisesti aiempiin tutkimuksiin verrattuna.

Kaikkiaan onnistuttiin koostamaan 489 mikrobin perimä. Niistä suuren osan arvioitiin olevan maaperästä, mutta 181:n pääteltiin tulleen ihmisten suolistosta. 158 todettiin omaksi mikrobilajikseen, ja peräti 61 osoittautui tieteelle ennestään tuiki tuntemattomiksi.

Muinaisia mikrobiomeja verrattiin 789 nykyiseen. Ne sekvensoitiin ulostenäytteistä, joita oli sekä teollisuus- että kehittyvistä maista. Ero etenkin teollisuusmaiden asukkaiden vatsassa mylläävään porukkaan oli hyvin suuri.

Muinainen mikrobiomi oli tottunut muutoksiin

Joslinin diabeteskeskuksen mikrobiologin, Harvardin yliopiston mikrobiologian apulaisprofessorin Alexsandar Kosticin mukaan menneisyyden ja tämän päivän väliset erot selittyvät sillä, ettei nykyravintomme ole niin monipuolista kuin esivanhemmillamme.

Teollistuminen ja kaupasta ostettuun ruokaan siirtyminen ovat vieneet aterioista ravinteita, jotka ylläpitivät monipuolisempaa mikrobiomia, Kostic sanoo.

Tutkimus osoitti, että entisaikaisilla mikrobipopulaatioilla oli vähemmän geenejä, jollaiset nykyisin heikentävät antibioottien tehoa. Vähemmän oli myös geenejä, joiden tuottama proteiini hajottaa suolia suojelevaa limakerrosta.

Transposoneja oli toisaalta enemmän. Ne ovat DNA-jaksoja, joilla on kyky vaihtaa paikkaa, kun olosuhteet muuttuvat.

– Transposonien suuren määrän antama sopeutumiskyky oli muinaisille mikrobiomeille todennäköisesti ratkaisevampaa kuin nykypäivänä. Me syömme samoja asioita ja elämme jokseenkin samanlaista elämää ympäri vuoden, sanoo Kostic.

Tuore mansikka on esimerkki siitä, miten ruokavalio on lakannut seuraavamasta vuodenkiertoa: keskikesän herkkua tuodaan muilta mailta lähikauppaan talvellakin. Kuva: Valentin Volkov / Alamy / AOP

Tutkimus antaa myös lisäaihetta tiedeyhteisön keskustelulle siitä, siirtyvätkö mikrobipopulaatiot ihmissukupolvelta seuraavalle vai ovatko ne lähinnä peräisin ympäristöstä.

Methanobrevibacter smithii -arkeoni oli ihmisen seuralainen tutkittujen koproliittien aikaan ja on sitä edelleen. Sen evoluutiosta piirtyy linja, joka kertoo sen esivanhemman matkustaneen mukana, kun ensimmäiset ihmiset tulivat Siperiasta Pohjois-Amerikkaan.

Vastaavia suoria linjoja mikrobiomin monipuolisuuden hupenemisen ja ihmisten terveyden välille ei voida vielä vetää. Siihen koproliittinäytteiden määrä on liian pieni.

Tutkimus kuitenkin osoitti, että koproliitteja voidaan käyttää mikrobiomin muutosten selvittämiseen. Kostic ei usko, että nykyihmisten tutkimuksella olisi päästävissä teollistumista edeltäneen ajan jäljille. Kylliksi eristynyttä alkuperäiskansaa ei enää löydy.

– Olen vakuttunut, ettei vastausta löydy yhdenkään tämän päivän kansan suolistosta. Jopa Amazonian syrjäisimmällä alueilla elävät heimot ovat sairastuneet COVID-19:ään, hän perustelee.

Tutkijat suunnittelevat laajentavansa työtään muihin muinaisiin mikrobiominäytteisiin. He pyrkivät löytämään lisää tuntemattomia lajeja ja ymmärtämään niiden aineenvaihduntaa.

Ehkä lajeja voidaan suorastaan herättää henkiin laboratoriossa ymppäämällä selville saatua perimää nykylajeihin. Jos se onnistuu, menneisyyden mikrobien fysiologia avatuu paljon, paljon paremmin, sanoo Kostic.

Plakillakin oli kerrottavaa

Ihmisen mikrobiomi ei ole vain vatsan asia, vaan mikrobeja on meissä kaikkialla, sisä- ja ulkopuolella, ja totta kai myös suussa, tuhansia lajeja bakteereista sieniin. Yäk? No ei, monet ovat erittäin tärkeä puolustusjoukko haitallisia mikrobeja vastaan.

Puolustajat ovat kuitenkin voimattomia, jos puhdistamattoman hampaan pinnalle pääsee asettumaan haitallisten bakteerien yhdyskunta, josta muodostuu biofilmi.

Mitä kauemmin yhteisö säästyy hammasharjalta, sitä monimuotoisempi siitä tulee. Seurauksena on ientulehdusta ja kariesta.

Arkeogeneetikoille muinainen plakki – kivettynyt mikrobiyhdyskunta aineenvaihduntatuotteineen – on kiinnostava tutkimuskohde. Vastikään julkaistussa tutkimuksessa ihmisen ja muiden kädellisten plakista jäljitettiin suumme mikrobiomin historiaa.

Hampaan päälle muinoin kertynyttä plakkia. Gramman tuhannesosan on arvioitu sisälltävän sata miljoonaa bakteerisolua. Kuva: Felix Wey / Werner Siemens -säätiö

Saksalaisen Max Planck -instituutin (siirryt toiseen palveluun) johtamaa kansaivälistä tutkimusta varten kehitetyllä menetelmällä saatiin hyvä kuva Serbiassa Pešturinan luolassa satatuhatta vuotta sitten eläneen neandertalilaisen suun mikrobiomista.

Eniten tutkijoita yllätti Streptococcus mutans -bakteeri. Tulosten perusteella se näyttää sopeutuneen tärkkelystä sisältävään ruokaan jo varhain ihmisten evoluutiossa. Meillä on bakteerista sama alaryhmä kuin aikoinaan neandertalilaisilla, kertoo PNAS-lehdessä (siirryt toiseen palveluun) ilmestynyt tutkimus.

Ihmislajien ruokavalioon tärkkelys tuli varsin myöhään. Tämä tutkimus kuitenkin varhentaa tärkkelyspitoisen ravinnon merkityksen aikaan, josta oli vielä hyvin pitkä matka maanviljelykseen. Tärkkelystä tosin saa luonnostakin – juurista, mukuloista ja siemenistä.

Niiden syömistä on pidetty jopa syynä siihen, että nykyihminen sai lajillemme tyypilliset suuret aivot. Se hypoteesi tuntuu hieman onnahtavan tästä tutkimuksesta.

Muinaisen mikrobin genomin kokoaminen jaksoista on arkeogeneetikoille samalla tavoin haastavaa kuin sirpaleiksi hajonneen saviastian kasaaminen arkeologeille, vertaavat Max Planck -instituutin tutkijat. Kuva: Felix Wey / Werner Siemens -säätiö

Bakteerien genomi muuttuu paljon nopeammin kuin ihmisen, minkä takia mikrobiomi on evoluutiomme käännösten herkkä mittari, sanoo Max Planck -instituutin ja Harvardin yliopiston antropologian ja mikrobiomitutkimuksen professori Christina Warinner.

– Kaukaisimpien esivanhempiemme ruokalistaa on vaikea jäljittää, mutta suumme bakteerit saattavat olla tärkeitä johtolankoja siitä, mikä ruokavalion muuttumisessa teki meistä juuri tällaisia kuin olemme, Warinner sanoo.

Lue myös:

Ennen antibioottien liikakäyttöä ja roskaruokaa ihmisten suolistossa kuhisi terveempi mikrobiyhteisö – keskiajan käymäläjäte auttaa vertailemaan