Os mais antigos genomas bacterianos reconstruídos ligam agricultura e pastoreio ao surgimento de novas doenças

Cientistas apresentam o primeiro DNA antigo que liga a disseminação da cultura agrícola na Eurásia antiga ao surgimento de patógenos adaptados ao homem

Usando genomas de Salmonella enterica recuperados de esqueletos humanos com 6.500 anos, uma equipe internacional de pesquisadores ilustra a evolução de um patógeno humano e fornece a primeira evidência antiga de DNA em apoio à hipótese de que a transição cultural da forrageamento para a agricultura facilitou o surgimento de patógenos humanos adaptados que persistem até hoje.

A revolução neolítica e a correspondente transição para os estilos de vida agrícola e pastoril representam uma das maiores mudanças culturais da história da humanidade, e há muito se supõe que isso também possa ter proporcionado a oportunidade para o surgimento de doenças adaptadas ao homem. Um novo estudo publicado na Nature Ecology & Evolution, liderado por Felix M. Key, Alexander Herbig e Johannes Krause, do Instituto Max Planck para a Ciência da História Humana, estudou restos humanos escavados na Eurásia Ocidental e reconstruiu oito genomas antigos de Salmonella enterica — todos parte de um grupo relacionado dentro da diversidade muito maior da moderna S. enterica. Esses resultados ilustram o que provavelmente era um problema sério de saúde no passado e revelam como esse patógeno bacteriano evoluiu ao longo de um período de 6.500 anos.

Procurando patógenos antigos

A maioria dos patógenos não causa nenhum impacto duradouro no esqueleto, o que pode dificultar a identificação dos restos arqueológicos afetados pelos cientistas. Para identificar doenças passadas e reconstruir suas histórias, os pesquisadores se voltaram para técnicas genéticas. Usando um pipeline de triagem bacteriana recém-desenvolvido chamado HOPS, Key e seus colegas conseguiram superar muitos dos desafios de encontrar patógenos antigos em dados metagenômicos.

"Com nossas metodologias recém-desenvolvidas, conseguimos rastrear milhares de amostras arqueológicas quanto a traços de DNA de Salmonella", diz Herbig. Os pesquisadores examinaram 2.739 restos humanos antigos no total, reconstruindo eventualmente oito genomas de Salmonella até 6.500 anos — o mais antigo genoma bacteriano reconstruído até hoje. Isso destaca uma dificuldade inerente no campo da pesquisa de patógenos antigos, pois centenas de amostras humanas são frequentemente necessárias para recuperar apenas um único genoma microbiano. Os genomas do presente estudo foram recuperados colhendo amostras dos dentes dos mortos. A presença de S. enterica nos dentes desses indivíduos antigos sugere que eles estavam sofrendo de doença sistêmica no momento da morte.

Os indivíduos cujos restos foram estudados vieram de locais localizados da Rússia à Suíça, representando diferentes grupos culturais, de caçadores-coletores a pastores nômades e agricultores primitivos. "Esse amplo espectro no tempo, geografia e cultura nos permitiu, pela primeira vez, aplicar genética molecular para vincular a evolução de um patógeno ao desenvolvimento de um novo estilo de vida humano", explicou Herbig.

O "processo de neolitização" ofereceu oportunidades para a evolução de patógenos

Com a introdução de animais domesticados, o aumento do contato com os excrementos humanos e animais e uma dramática mudança na mobilidade, há muito que a hipótese de que "Neolitização" — a transição para um estilo de vida agrícola e sedentário — possibilitou uma exposição mais constante e recorrente a patógenos e assim o surgimento de novas doenças. No entanto, antes do presente estudo, não havia evidência molecular direta.

"A metagenômica antiga fornece uma janela sem precedentes para o passado de doenças humanas", diz o principal autor Felix M. Key, ex-Instituto Max Planck de Ciências da História Humana e agora no Instituto de Tecnologia de Massachusetts. "Agora temos dados moleculares para entender o surgimento e a propagação de patógenos há milhares de anos, e é empolgante como podemos utilizar a tecnologia de alto rendimento para resolver questões de longa data sobre a evolução microbiana".

Humanos, porcos e a origem de Paratyphi C

Os pesquisadores conseguiram determinar que todos os seis genomas de Salmonella recuperados de pastores e agricultores são progenitores de uma cepa que infecta especificamente seres humanos, mas que hoje é rara atualmente, Paratyphi C. Aquelas Salmonella antigas, no entanto, provavelmente ainda não estavam adaptados aos humanos, e infectaram humanos e animais, o que sugere que as práticas culturais associadas exclusivamente ao processo de neolitização facilitaram o surgimento desses progenitores e subsequentemente doenças específicas do homem. Foi sugerido anteriormente que essa cepa de Salmonella se espalhou de porcos domesticados para humanos cerca de 4000 anos atrás, mas a descoberta de cepas progenitoras em humanos há mais de 5000 anos sugere que elas podem ter se espalhado de humanos para porcos. No entanto, os autores defendem uma hipótese mais moderada, em que Salmonella específica para humanos e por suínos evoluiu independentemente de progenitores inespecíficos no ambiente permissivo de contato humano-animal próximo.

"As fascinantes possibilidades do DNA antigo nos permitem examinar micróbios infecciosos no passado, o que às vezes coloca as atenções em doenças que hoje a maioria das pessoas não considera uma grande preocupação para a saúde", diz Johannes Krause, diretor do Instituto Max Planck para a ciência da história humana.

O presente estudo permite que os cientistas obtenham uma perspectiva sobre as mudanças na doença ao longo do tempo e em diferentes contextos culturais humanos. "Estamos começando a entender a genética da adaptação do hospedeiro em Salmonella ", diz Key, "e podemos traduzir esse conhecimento em entendimento mecanicista sobre o surgimento de doenças adaptadas a humanos e animais".

Os cientistas esperam que o estudo atual ilumine as possibilidades desses métodos e que pesquisas futuras examinem melhor as maneiras pelas quais a evolução cultural humana impactou e impulsionou a evolução de doenças adaptadas ao homem.

Fonte: http://bit.ly/3cbFUNJ