En ny studie publicerad denna vecka i tidskriften Philosophical Transactions of the Royal Society B demonstrerar ett första försök att använda metoderna för forntida bakteriedetektering, banbrytande i studier av tidigare epidemier, att karakterisera den mikrobiella mångfalden av forntida tarminnehåll från två medeltida latriner. Resultaten ger insikter i mikrobiomen hos förindustriella jordbruksbefolkningar, vilket kan ge ett välbehövligt sammanhang för att tolka hälsan hos moderna mikrobiomer.

Över åren, Forskare har noterat att de som lever i industrialiserade samhällen har en markant annorlunda mikrobiom jämfört med jägare-samlare runt om i världen. Från detta, en växande mängd bevis har kopplat förändringar i vår mikrobiom till många av sjukdomarna i den moderna industrialiserade världen, såsom inflammatorisk tarmsjukdom, allergier, och fetma. Den aktuella studien hjälper till att karakterisera förändringen i tarmmikrobiomer och lyfter fram värdet av antika latriner som källor till biomolekylär information.

Piers Mitchell från Cambridge University är specialiserad på tarminnehållet hos tidigare människor genom analys av ovanliga substrat. Genom att titta på innehållet i arkeologiska latriner och uttorkad avföring under mikroskopet, han och hans team har lärt sig mycket om de tarmparasiter som plågade våra förfäder.

"Mikroskopisk analys kan visa äggen från parasitmaskar som levde i tarmarna, men många mikrober i tarmen är helt enkelt för små för att se, " kommenterar Mitchell. "Om vi ​​ska bestämma vad som utgör en hälsosam mikrobiom för moderna människor, vi borde börja titta på mikrobiomen hos våra förfäder som levde innan antibiotikaanvändning, snabbmat, och industrialiseringens andra drag."

Kirsten Bos, en specialist på forntida bakteriellt DNA från Max Planck Institute for Science of Human History och medledare för studien, var först skeptisk till möjligheten att undersöka innehållet i latriner som länge varit ur funktion.

"Till början var vi inte säkra på om molekylära signaturer av tarminnehåll skulle överleva i latrinerna under hundratals år. Många av våra framgångar inom forntida bakterieåtervinning hittills har kommit från förkalkade vävnader som ben och tandsten, som erbjuder mycket olika bevarandeförhållanden. Ändå, säger Bos, "Jag hoppades verkligen att uppgifterna här skulle förändra mitt perspektiv."

Teamet analyserade sediment från medeltida latriner i Jerusalem och Riga, Lettland med anor från 1300-1400-talet e.Kr. Den första utmaningen var att skilja bakterier som en gång bildade den gamla tarmen från de som normalt finns i jorden, en oundviklig konsekvens av att arbeta med arkeologiskt material.

Forskarna identifierade ett brett spektrum av bakterier, archaea, protozoer, parasitmaskar, svampar och andra organismer, inklusive många taxa som är kända för att befolka tarmarna hos moderna människor. "Det verkar som att latriner verkligen är värdefulla källor för både mikroskopisk och molekylär information, avslutar Bos.

Susanna Sabin, en doktorand alumn från MPI-SHH som ledde studien, jämförde latrin-DNA med de från andra källor, inklusive mikrobiomer från industriella och födosökande populationer, samt avloppsvatten och jord.

"Vi fann att mikrobiomet i Jerusalem och Riga hade några gemensamma egenskaper - de visade likheter med moderna jägaresamlarmikrobiomer och moderna industriella mikrobiomer, men var tillräckligt olika att de bildade sin egen unika grupp. Vi känner inte till en modern källa som har det mikrobiella innehållet vi ser här."

Användning av latriner, där avföringen från många människor blandas ihop, tillät forskarna oöverträffad insikt i hela samhällens mikrobiomer.

"Dessa latriner gav oss mycket mer representativ information om den bredare förindustriella befolkningen i dessa regioner än ett individuellt fekalt prov skulle ha, " förklarar Mitchell. "Genom att kombinera bevis från ljusmikroskopi och gammal DNA-analys kan vi identifiera den fantastiska variationen av organismer som finns i tarmarna hos våra förfäder som levde för århundraden sedan."

Trots löftet om denna nya metod för att undersöka mikrobiomet, utmaningar kvarstår.

"Vi kommer att behöva många fler studier på andra arkeologiska platser och tidsperioder för att fullt ut förstå hur mikrobiomet förändrades i mänskliga grupper över tiden, " säger Bos. "Men, vi har tagit ett viktigt steg för att visa att DNA-återvinning av forntida tarminnehåll från tidigare latriner kan fungera."