ニュース考古学
古代のウンコから、ヒトの腸内細菌が「絶滅」したことが判明
古糞から得られた最初のDNAは、1000年前の米国とメキシコの人々の腸内細菌がはるかに多様であったことを示す。
2021年5月12日アンドリュー・カレー
ユタ州の遺跡から発見されたウンコの化石
ユタ州のターキーペン遺跡付近で採取されたコプロライトから、古代の食生活が明らかに。RUSS BISHOP/ALAMY STOCK PHOTO
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あなたが食べた食事は、腸内にたくさんいるバクテリアの力を借りて消化されます。消化が終わると、これらの細菌は排泄物の一部となる。現在、1000年前の乾燥したウンコの山から、人間の腸内の何十億という細菌生態系が、衛生環境、加工食品、抗生物質によってどのように変化してきたかについての知見が得られている。

ネイチャー誌に発表された研究では、ユタ州とメキシコの岩窟の奥で発見されたコプロライト（保存された糞）から古代のDNAを分析したものである。スタンフォード大学の生物学者ジャスティン・ソネンバーグによれば、このデータから古代の腸内細菌群集を初めて見ることが出来たとのことである。「これらの古糞はタイムマシンに相当します。

ハーバード大学医学部の微生物学者である筆頭著者のアレクサンダル・コスティックは、過去1000年の間に、人間の腸は「絶滅イベント」を経験し、何十種類もの種を失い、多様性が著しく低下したことを示唆している、と言う。「これらはもう取り戻せないものなのです。

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これまでの研究では、古代のマイクロバイオームの代理として、今日の狩猟採集民や牧畜民の腸内細菌が用いられてきた。彼らの微生物多様性は、工業社会の人々のそれをはるかに超えており、研究者たちは、多様性の低さが糖尿病、肥満、アレルギーなどの「文明病」の発生率の高さに関係していると考えてきた。しかし、現代の非産業社会人が古代人とどの程度の共通点を持っているかは明らかではありませんでした。この論文の共著者であるハーバード大学の遺伝学者クリスティーナ・ワリナーは、「我々は、過去にさかのぼって、（現代の腸内細菌群の）こうした変化がいつ生じたのか、そして何がそれを引き起こしているのかを確認したかったのです」と言う。「食品そのものが原因なのでしょうか？加工なのか、抗生物質なのか、衛生管理なのか？

国際研究チームは、メキシコと米国南西部にある3つの岩石シェルターで、乾燥と安定した温度によって保存された古代のコプロライト8個を分析しました。モンタナ大学ミズーラ校の分子人類学者であるMeradeth Snow氏は、糞の小さな断片を再水和し、これまでの古糞の分析よりも長いDNA鎖を回収したのです。

DNAを分析したハーバード大学ジョスリン糖尿病センターの博士課程学生マーシャ・ウィボウォによれば、古代の腸内細菌を分析する以前の試みは、古代の腸内細菌のDNAと周囲の土壌から侵入した微生物のDNAを選別するという難題に阻まれていた。彼女は、時間の経過によって損傷を受けたDNAと、哺乳類の腸に関連することが知られているバクテリアの配列に着目して、古代の腸内細菌種を特定したのである。しかし、古代のDNAの中には見慣れないものもあり、それは明らかに、これまで見たこともない種類の絶滅した細菌を表していました。

参考資料

コプロライトからは、古代のものであると同時に、ヒトの腸に由来すると思われるゲノムが181個検出された。その多くは、繊維質の多い食事に関連する種を含む、現在の非産業用腸内サンプルに見られるものと類似していた。また、サンプルに含まれる食べ物の断片から、古代人の食生活には、北米の初期の農民に典型的なトウモロコシや豆類が含まれていたことが確認された。また、ユタ州の遺跡から採取されたサンプルからは、ウチワサボテン、イネ科の植物、バッタなど、より多彩で繊維質の多い「飢饉食」であることが示唆された。

しかし、古代のマイクロバイオームは、抗生物質耐性のマーカーを欠くなど、現代のものとは異なる特徴も持っていた。また、未知の生物種が多数含まれるなど、多様性も際立っていた。「比較的限られた地域・時代の8つのサンプルから、38%の新規種が発見されました」とコスティックは言う。

例えば、トレポネーマ菌は、工業化された腸内細菌叢ではほとんど知られておらず、工業化されていないライフスタイルを送る現代の人々には、時折しか現れない。しかし、「トレポネーマ菌は、すべての地域の古糞に存在します」とコスティン氏は言う。とコスティックは言う。「このことは、物事を形成しているのは純粋に食生活だけではないことを示唆しています」。将来、他の時代のコプロライトの実験によって、最大のシフトがいつ起こったのか、何がそれを促したのかを特定することが可能になるだろうと彼は考えている。

この発見は、今週発表されたワリナーらによる、ネアンデルタール人と現生人類の歯に付着していた未同定の微生物からのDNAを報告した、もっと古いサンプルの別の研究結果を反映するものである。

古いウンチから得られた新しいデータは、今日、地球上の誰もが彼らのマイクロバイオームの変化を免れていないことを示している。マサチューセッツ工科大学の遺伝学者マチュー・グルーサンは言う、「非産業人口は、そのマイクロバイオームも含めて、我々の祖先の代理人と考えるべきではない」。

また、この研究結果は、我々が最近になって多くの微生物の助っ人を失い、我々の体が適応する時間がなかったかもしれないことを示唆している。「この研究は、我々がどのような種を失ったかを確認するための金字塔を与えてくれます」とSonnenburgは言う。

アメリカの法律では、糞は人骨とは見なされないので、研究の倫理について、初期にはほとんど議論されなかったとワリナーは言う。しかし、南西部の数十の部族に連絡を取ったところ、サンプルは彼らの祖先とのつながりであり、もっと早く相談しておけばよかったと憤慨する者もいた。この研究では現在、古生物論文としては初めて倫理に関する声明文が掲載されている。

カリフォルニア大学サンディエゴ校の遺伝学者ケオル・フォックス氏は、研究チームは十分な調査を行わなかったと言う。古代の腸に関する洞察は、いつの日か、現代のマイクロバイオームを再構築する商業的努力に役立つかもしれない、と彼は言う。そのためには、そのようなデータを誰が所有するのかという複雑な問題が発生する。「廃棄物であるはずのウンコには、DNAや微生物多様性のプロフィールが含まれている。もしかしたら、そのウンコは文字通り金かもしれません」とフォックスは言う。「我々は、全く新しいグレーゾーンに入り込んでいるのです」。

doi: 10.1126/science.abj4390
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著者について
アンドリュー・カリー
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アンドリュー・カリーはベルリンのジャーナリストである。

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