Die Forschung wie sich die Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms auf die Gesundheit der Menschheit auswirkt, schreitet immer weiter voran. Nun wurden zwischen 1.000 und 2.000 Jahre alte menschliche Fäkalien, welche in Trockenhöhlen in Nordmexiko und Utah gefunden wurden, analysiert. Die Daten stellen eine wichtige Ressource dar, um die bakterielle Evolution zu studieren und die biologische Ausbreitung von chronischen Krankheiten im Laufe der Geschichte zu erforschen. Die Studie, die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, ist die erste, die neue Arten von Mikroben aufdeckt.
Uraltes Mikrobiom – die Antwort auf aktuelle Fragen?
Das Mikrobiom ist die Ansammlung der Billionen Mikroorganismen, die in und auf unserem Körper leben. Es besteht vor allem aus Bakterien, enthält aber auch Pilze, Viren und Urbakterien. Das Darm-Mikrobiom kann dabei über viele Generationen weitergegeben werden – ist allerdings durch externe Einflüsse, wie Antibiotika-Behandlungen oder Nahrungsumstellungen veränderbar (1, 2).
Diese Flexibilität des Mikrobioms ist einerseits vorteilhaft, da es einen potenziellen Weg für die Behandlung von Krankheiten bietet, die mit dem Mikrobiom zusammenhängen. Es stellt aber auch eine Schwachstelle dar: Durch das industrielle Leben, welches überwiegend durch eine ballaststoffarme und einseitige Ernährung gekennzeichnet ist, verändert sich das Darm-Mikrobiom zum Negativen (3, 4). Die Diversität der Bakterien in industriellen Populationen verringert sich, was im engen Zusammenhang mit chronischen Krankheiten, wie Fettleibigkeit und Autoimmunerkrankungen steht (5).
Die Diversität der Bakterien in industriellen Populationen verringert sich
Wie hat sich das Darm-Mikrobiom im Laufe der Zeit verändert?
Die Analyse des fossilen Kots, welche durch den Einsatz von DNA-Sequenzierung möglich war, liefert wertvolle Einblicke in die bakterielle Zusammensetzung aus einer Zeit vor der Industrialisierung. Das Forscherteam rekonstruierte dafür die Fäkalien, welche zwischen 1.000 und 2.000 Jahre alt sind und verglichen sie mit heutigen Proben aus industrialisierten und nicht-industrialisierten Bevölkerungen.Ist das menschliche Mikrobiom vom Aussterben bedroht?Bereits vorherige Forschungen zeigten, dass was vor hunderten Jahren für uns gesund war, es auch heute noch ist. Urvölker, die abseits jeglicher Zivilisation leben, ernähren sich weiterhin von diversen Pflanzen und Faserstoffen. Durch diese Vielfalt der Nahrung, hat auch ihre Darmflora eine viel höhere Diversität. In vielen Studien konnte bereits belegt werden, dass ein diverses Mikrobiom von Vorteil ist und Krankheiten vorbeugen kann. Eine geringe Diversität wurde hingegen mit verschiedenen Krankheiten, wie zum Beispiel Übergewicht oder Durchfallerkrankungen, assoziiert. (6)
Ein interessantes Beispiel für ein Mikrobiom mit hoher Diversität sind die Hadza – einem Naturvolk aus Tansania. Sie zählen zu den letzten Jäger- und Sammlergesellschaften auf der Erde, welches überwiegend saisonale Nahrungsmittel verzehrt. Nicht nur die Ernährung, auch die Darmbakterien verändern sich zyklisch und passen sich an. So weist die Darmflora der Hadza eine äußerst hohe Diversität auf. Zivilisationskrankheiten kommen bei diesem Volk nicht oder nur selten vor. Der Schlüssel für diese Zusammensetzung liegt offenbar in der Ernährung. Es zeigte sich, dass der Darm in industrialisierten Ländern ganz anders besiedelt ist – weniger vielfältig. Da wir nicht vom saisonalen Nahrungsangebot abhängig sind, bleibt das mikrobielle Ökosystem im Darm – über das Jahr gesehen gleich. Es gibt Indizien dafür, dass eine artenärmere Darmgemeinschaft ein höheres Risiko für solche Krankheiten darstellt. (7)
Die myBioma Mikrobiomanalyse ermöglicht es dir zu erfahren, wie es um deine mikrobielle Zusammensetzung steht und welche Bakterien in deinem Darm leben. Du erhältst ein Gesamtbild deines Darm-Universums und bedeutende Einblicke, wie es um deine Gesundheit steht. Passend zu deinem Ergebnis erhältst du diätologische Empfehlungen, um z.B. deine Diversität & Artenreichtum zu optimieren.
Rekonstruktion des fossilen menschlichen Darm-Mikrobioms
Um den fossilen Kit zu analysieren, wurden winzige Stücke rehydriert, um dadurch bessere Bakterienspuren gewinnen zu können. Insgesamt wurden 498 mikrobielle Genome rekonstruiert, wovon 181 tatsächlich aus dem Darm stammten. 158 der Genome konnten wiederum einer bestimmten Darmbakterienart zugeordnet werden, welche die Forscher mit 789 Darm-Mikrobiomen heutiger Menschen verglichen.Das Ergebnis: Zwar glich das fossile Mikrobiom noch eher jener nicht-industrialisierten Bevölkerungen, doch es enthielt auch 61 Genome, die bis dahin wissenschaftlich völlig unbekannt waren. 39 Prozent des fossilem Darm-Mikrobioms fand sich überhaupt nicht in heutigen Stuhlproben wieder.
Geringere Diversität – höheres Krankheitsrisiko?
Könnte der Verlust der Diversität des Darm-Mikrobioms ein Grund dafür sein, dass Zivilisationskrankheiten wie chronisch-entzündliche Darmerkrankungen oder Allergien immer häufiger auftreten?Durchaus möglich. Denn es gibt viele Hinweise dafür, dass eine artenärmere Darm-Mikrobiom-Zusammensetzung ein höheres Risiko für solche Krankheiten darstellt. Und da es weltweit immer mehr Menschen in die Städte und zu einem modernen Lebensstil zieht, könnte sich dieser Trend in Zukunft noch verstärken. Zukünftige Studien sind notwendig, um ein besseres Verständnis des menschlichen Mikrobioms zu erlangen, was bei der Entdeckung neuer Behandlungsmethoden für Krankheiten helfen könnte. Die Studien könnten auch bei der Entwicklung von Ansätzen zur Wiederherstellung des heutigen Darm-Mikrobioms in seinen ursprünglichen, artgerechten Zustand helfen. Wir sind gespannt!
Referenzen
- Reconstruction of ancient microbial genomes from the human gut: https://www.nature.com/articles/s41586-021-03532-0
- Tett A, Huang KD, Asnicar F, Fehlner-Peach H, Pasolli E, Karcher N, Armanini F, Manghi P, Bonham K, Zolfo M, De Filippis F, Magnabosco C, Bonneau R, Lusingu J, Amuasi J, Reinhard K, Rattei T, Boulund F, Engstrand L, Zink A, Collado MC, Littman DR, Eibach D, Ercolini D, Rota-Stabelli O, Huttenhower C, Maixner F, Segata N. The Prevotella copri Complex Comprises Four Distinct Clades Underrepresented in Westernized Populations. Cell Host Microbe. 2019 Nov 13;26(5):666-679.e7. doi: 10.1016/j.chom.2019.08.018. Epub 2019 Oct 10. PMID: 31607556; PMCID: PMC6854460.
- Sonnenburg ED, Sonnenburg JL. The ancestral and industrialized gut microbiota and implications for human health. Nat Rev Microbiol. 2019 Jun;17(6):383-390. doi: 10.1038/s41579-019-0191-8. PMID: 31089293.
- Kang DD, Li F, Kirton E, Thomas A, Egan R, An H, Wang Z. MetaBAT 2: an adaptive binning algorithm for robust and efficient genome reconstruction from metagenome assemblies. PeerJ. 2019 Jul 26;7:e7359. doi: 10.7717/peerj.7359. PMID: 31388474; PMCID: PMC6662567.
- Parks DH, Rinke C, Chuvochina M, Chaumeil PA, Woodcroft BJ, Evans PN, Hugenholtz P, Tyson GW. Recovery of nearly 8,000 metagenome-assembled genomes substantially expands the tree of life. Nat Microbiol. 2017 Nov;2(11):1533-1542. doi: 10.1038/s41564-017-0012-7. Epub 2017 Sep 11. Erratum in: Nat Microbiol. 2017 Dec 12;: PMID: 28894102.
- Blaser MJ. The theory of disappearing microbiota and the epidemics of chronic diseases. Nat Rev Immunol. 2017 Jul 27;17(8):461-463. doi: 10.1038/nri.2017.77. PMID: 28749457.
- Bäckhed F, Fraser CM, Ringel Y,et al. Defining a healthy human gut microbiome: current concepts, future directions, and clinical applications. Cell Host Microbe. 2012;12(5):611-22.
- Smits SA, Leach J, Sonnenburg ED, Gonzalez CG, Lichtman JS, Reid G, Knight R, Manjurano A, Changalucha J, Elias JE, Dominguez-Bello MG, Sonnenburg JL. Seasonal cycling in the gut microbiome of the Hadza hunter-gatherers of Tanzania. Science. 2017 Aug 25;357(6353):802-806. doi: 10.1126/science.aan4834. PMID: 28839072; PMCID: PMC5891123.
