Svenskledd forskning har gjort ett genombrott inom paleogenetik. I en 1,1 miljoner år gammal mammuttand har de upptäckt det äldsta bakterie-DNA som någonsin hittats – och fyndet kan avslöja vilka sjukdomar som plågade de utdöda jättarna.

Ett internationellt forskarteam lett från Stockholm har lyckats återskapa DNA från bakterier som levde tillsammans med mammutar för över en miljon år sedan. Upptäckten publiceras i den ansedda vetenskapstidskriften Cell och beskrivs som ett genombrott inom studiet av förhistoriska mikroorganismer.

Forskarna vid Centrum för paleogenetik – ett samarbete mellan Stockholms universitet och Naturhistoriska riksmuseet – analyserade hela 483 mammutprover. Av dessa kartlades DNA:t från 440 prover för första gången.

Det mest spektakulära fyndet kommer från en stäppmammut som levde för cirka 1,1 miljoner år sedan. Med hjälp av avancerade metoder för att läsa av DNA kunde forskarna identifiera bakterien Erysipelothrix och rekonstruera stora delar av dess arvsmassa – vilket gör den till det äldsta bakterie-DNA från ett värddjur som någonsin återfunnits.

— Tänk dig att hålla i en mammuttand som är en miljon år gammal och veta att den fortfarande bär spår av de uråldriga mikrober som levde tillsammans med och i mammuten, förklarar Benjamin Guinet, huvudförfattare till studien.

Extremt svår uppgift

Att utvinna DNA från så gamla prover är en enorm vetenskaplig utmaning. Till skillnad från mammutarnas eget DNA, som är relativt stabilt, bryts bakteriernas arvsmassa ned mycket snabbare.

— Mikrobers DNA förändras väldigt snabbt. Så att få fram tillförlitliga DNA-data från mer än en miljon år gamla prover var lika svårt som att följa ett spår som ständigt skriver om sig självt, förklarar Tom van der Valk, forskare vid Centrum för paleogenetik.

Forskarna var tvungna att utveckla nya metoder för att skilja ut mikrober som faktiskt levde tillsammans med mammutarna från sådana som koloniserade resterna efter djurens död.
Samma sjukdomar som dagens elefanter?

Analyserna identifierade sex olika grupper av mikroorganismer som konsekvent återfanns hos mammutarna. Bland dessa finns släktingar till bakterier som Actinobacillus, Pasteurella, Streptococcus och Erysipelothrix.

Nya möjligheter och perspektiv

Särskilt intressant är upptäckten av en Pasteurella-liknande bakterie som är nära besläktad med en sjukdomsframkallande bakterie som orsakat dödliga utbrott hos afrikanska elefanter. Eftersom elefanter är mammutarnas närmaste nu levande släktingar väcker fyndet frågor om huruvida mammutarna led av liknande infektioner.

— Våra resultat visar att det går att studera mikrobiellt DNA från mer än en miljon år tillbaka i tiden. Det öppnar nya möjligheter att utforska hur mikrober utvecklades parallellt med sina värddjur, säger Benjamin Guinet.

Studien visar att vissa bakteriestammar följde med mammutarna under enorma tidsrymder – från de äldsta stäppmammutarna för över en miljon år sedan ända fram till de sista ullhåriga mammutarnas utdöende på Wrangels ö för cirka 4 000 år sedan.

Resultaten ger forskarna helt nya möjligheter att förstå förhistoriska ekosystem och de komplexa samspel som existerade mellan utdöda djur och deras mikrobiom (de mikroorganismer som lever i och på kroppen).

— Våra resultat visar att förhistoriska lämningar kan bevara biologisk information långt bortom värdgenomet. Det kan ge oss nya perspektiv på hur mikrober påverkade anpassning, sjukdom och utdöende i pleistocena ekosystem, säger Tom van der Valk.

Nytt forskningsfält öppnas

Love Dalén, professor i evolutionär genomik vid Centrum för paleogenetik, ser upptäckten som början på ett helt nytt forskningsområde.

— Detta arbete öppnar ett nytt kapitel i förståelsen av utdöda arters biologi. Vi kan numera inte bara studera mammutarnas egna genom, utan nu kan vi också börja utforska de mikrobiella samhällen som levde inuti dem, säger han.

Även om den exakta påverkan som de identifierade mikroberna hade på mammutarnas hälsa fortfarande är svår att fastställa på grund av DNA-nedbrytning, representerar studien ett stort steg framåt inom paleogenetiken och öppnar dörren för framtida forskning om förhistoriska sjukdomar och ekosystem.