Un nuevo artículo dirigido por la Trinity College de Dublín (Irlanda) y publicado en Molecular Biology and Evolution por Oxford Univeristy Press, descubre microbiomas bien conservados de dos dientes de 4.000 años de antigüedad en una cueva de piedra caliza en Irlanda. Estos contenían bacterias que causan enfermedades de las encías, así como el primer genoma antiguo de alta calidad de S. mutans, una bacteria oral que es una de las principales causas de caries.
Estos descubrimientos permitieron a los investigadores evaluar el impacto de cambios dietéticos pasados en el microbioma oral a lo largo de milenios, incluidos cambios importantes que coincidieron con la popularización del azúcar y la industrialización. Los dientes, ambos derivados del mismo hombre de la Edad del Bronce, también proporcionaron una instantánea de la salud bucal en el pasado, y un diente mostró evidencia de disbiosis del microbioma.
El ADN microbiano extraído de dientes humanos antiguos puede proporcionar información sobre la evolución del microbioma bucal. ¿En qué se diferenciaban las bocas de nuestros antepasados de las nuestras y por qué? La excelente conservación del ADN en la placa dental fosilizada ha convertido la cavidad bucal en uno de los aspectos mejor estudiados del cuerpo humano antiguo. Sin embargo, los científicos han recuperado muy pocos genomas completos de bacterias orales anteriores a la era medieval. Los investigadores tienen conocimientos limitados sobre la diversidad bacteriana prehistórica y el impacto relativo de los cambios dietéticos recientes en comparación con los antiguos, como la expansión de la agricultura que comenzó hace unos diez mil años.
Sobre la bacteria S. mutans
S. mutans es la causa principal de las caries dentales y es muy común en los microbiomas orales. Sin embargo, es excepcionalmente raro en el registro genómico antiguo. Una razón de su rareza podría ser su naturaleza productora de ácido: este ácido provoca caries en el diente pero también degrada el ADN y evita que la placa se mineralice. La ausencia de ADN de S. mutans en bocas antiguas también podría reflejar hábitats menos favorables para la especie a lo largo de la mayor parte de la historia humana. Los arqueólogos han observado un aumento en las caries dentales en restos esqueléticos después de la adopción de la agricultura de cereales, pero las caries se volvieron mucho más comunes en el período moderno temprano, que comenzó alrededor del 1500 d.C.
Los dientes muestreados se encontraban entre un gran conjunto de restos esqueléticos excavados en una cueva de piedra caliza en Killuragh, condado de Limerick, por el fallecido Peter Woodman del University College Cork. Mientras que otros dientes en la cueva mostraban caries avanzadas, no había evidencia de caries en los dientes muestreados. Sin embargo, la raíz de un diente produjo una cantidad sin precedentes de secuencias mutans.
"Nos sorprendió mucho ver una abundancia tan grande de mutans en este diente de 4.000 años", comenta Lara Cassidy, profesora asistente en el Trinity College de Dublín y autora principal del estudio. "Es un hallazgo notablemente raro y sugiere que este hombre tenía un alto riesgo de desarrollar caries justo antes de su muerte", añade.
Las condiciones frescas, secas y alcalinas de la cueva pueden haber contribuido a la preservación excepcional del ADN de S. mutans, pero su gran abundancia también apunta a una disbiosis. Los investigadores descubrieron que, si bien el ADN de S. mutans era abundante, otras especies de estreptococos estaban prácticamente ausentes en la muestra de dientes. Esto implica que el equilibrio natural de la biopelícula oral se había alterado: los mutans habían superado a las otras especies, lo que llevó a un estado previo a la enfermedad.
Hipótesis del 'microbioma en desaparición'
El estudio respalda la hipótesis del 'microbioma en desaparición', que propone que los microbiomas de nuestros antepasados eran más diversos que los nuestros actuales. Además del genoma de S. mutans, los autores reconstruyeron dos genomas de T. forsythia (una bacteria implicada en la enfermedad de las encías) y descubrieron que eran muy divergentes entre sí, lo que implica niveles mucho más altos de diversidad de cepas en poblaciones prehistóricas.
"Los dos dientes muestreados contenían cepas bastante divergentes de T. forsythia", explica Iseult Jackson, candidata a doctorado y primera autora del estudio. "Estas cepas de una sola boca antigua eran genéticamente más diferentes entre sí que cualquier par de cepas modernas en nuestro conjunto de datos, a pesar de que estas muestras modernas provienen de Europa, Japón y Estados Unidos. Esto es interesante porque una pérdida de biodiversidad puede tener impactos negativos en el medio ambiente bucal y la salud humana".
Los genomas reconstruidos de T. forsythia y S. mutans revelaron cambios dramáticos en el microambiente oral durante los últimos 750 años. En los últimos siglos, un linaje de T. forsythia se ha vuelto dominante en las poblaciones globales. Este es el signo revelador de un episodio selectivo, en el que una cepa aumenta rápidamente en frecuencia debido a alguna ventaja genética. Los investigadores descubrieron que los genomas postindustriales de T. forsythia han adquirido muchos genes nuevos que ayudan a las bacterias a colonizar el ambiente bucal y causar enfermedades.
S. mutans también mostró evidencia de expansiones de linaje recientes y cambios en el contenido genético, que coinciden con la popularización del azúcar. Sin embargo, los investigadores descubrieron que las poblaciones modernas de S. mutans se han mantenido más diversas que las de T. forsythia, con profundas divisiones en el árbol evolutivo de mutans anterior al genoma de Killuragh. Creen que esto se debe a diferencias en los mecanismos evolutivos que dan forma a la diversidad del genoma en estas especies.
"S. mutans es muy hábil en el intercambio de material genético entre cepas"; concluye Cassidy. "Esto permite que una innovación ventajosa se difunda entre linajes mutans, en lugar de que un linaje se vuelva dominante y reemplace a todos los demás", precisa. En efecto, estas dos bacterias causantes de enfermedades han cambiado dramáticamente desde la Edad del Bronce hasta hoy, pero parece que transiciones culturales muy recientes, como el consumo de azúcar, han tenido un impacto desmesurado.
