Lidská střeva jsou plná archejí. Vědci vytvořili první atlas těchto prastarých mikroorganismů

Mezinárodní výzkumný tým poprvé vytvořil atlas, který popsal, jaká archea osídlila lidská střeva. O funkci a významu těchto prastarých organismů přitom věda až doposud měla jen minimum informací.

Archea Altiarchaeales žijící v sirných pramenech v Německu
Zdroj: Christine Moissl-Eichinger, Medical University of Graz

Všechny mnohobuněčné organismy ve svém těle ukrývají nepředstavitelně velké množství mikroorganismů. Tomuto souhrnu všeho mikroskopického života, který tvoří s hostitelem symbiózu, se říká mikrobiom. Plní pro hostitele, tedy i pro člověka, životně důležité úkoly, od podpory příjmu živin, až po ochranu před patogeny. A naopak poruchy mikrobiomu mohou způsobit různá závažná onemocnění, včetně zánětlivých střevních onemocnění.

Téma mikrobiomu se v posledních letech stalo ve vědě velmi důležitým, právě proto, v kolika oblastech lidského zdraví se podařilo najít jeho zásadní vliv. Vědci představili obrovské množství studií mikrobiomu, ve kterých zkoumali souvislosti mezi složením a funkcí tělesného mikrobiomu a vznikem onemocnění.

Většina těchto prací se zaměřila především na bakterie, jejichž různé druhy z hlediska počtu v mikrobiomu dominují. Ale jedné konkrétní skupině mikroorganismů se zatím pozornost téměř nevěnovala – archeím. Tvoří totiž v průměru jen 1,2 procenta celkového mikrobiomu ve střevě, jenže přesto mají zásadní regulační účinky na mikrobiom.

Ani viry, ani bakterie

Archea je skupina velmi zvláštních mikroskopických organismů, které byly dlouhá léta považovány za bakterie – proto se jim také říkalo archeobakterie. Jenže v sedmdesátých letech dvacátého století přišli vědci na to, že archea jsou samostatnou větví života, možná dokonce jednou z nejstarších vůbec.

Odhaduje se, že vznikly už asi před 3,5 miliardami let, některé práce ale naznačují, že mohly existovat v Grónsku už dokonce před 3,8 miliardami let, což by z nich činilo vůbec nejstarší organismy na Zemi.

Vyskytují se nejraději v extrémním prostředí, v němž dokáží bez problémů fungovat – našly se v mořských hlubinách i v horkých pramenech. Velmi špatně se ale zkoumají a stále se toho o nich ví mnohem méně, než by bylo zapotřebí.

Atlas archejí

Mezinárodní výzkumný tým teď konečně představil detailní analýzu tohoto zatím nedostatečně popsaného „archeomu“ – tedy souboru všech archejí, které se nacházejí v lidském zažívacím traktu. Tímto soupisem chtějí vědci pod vedením profesorky Ruth Schmitz-Streitové z Kielské univerzity rozšířit znalosti o této skupině mikroorganismů. Podařilo se jim totiž přitom identifikovat dosud neznámé druhy archeí. Výsledky svého výzkumu vydali v odborném žurnálu Nature Microbiology. 

Výzkumný tým využil zdroje dat z mnoha existujících studií lidského mikrobiomu, z nichž každá obsahuje kompletní genetické informace o individuálním osídlení střevní mikroflórou testovaných osob. „Především se nám podařilo zjistit, že lidský archeom je mnohem rozmanitější, než bylo dosud známo, a že se vyznačuje jádrem složeným ze zhruba stejných druhů u většiny lidí bez ohledu na vnější faktory, jako je geografie, pohlaví nebo věk,“ shrnula základní poznatky jedna z autorek Cynthia Chibaniová. „Kromě mnoha nově objevených druhů se nám ale také podařilo identifikovat dosud neznámé typy virů, které umí a mohou infikovat archea.“

Kromě samotného sestavování atlasu druhů hledali vědci také souvislosti s už známými vzorci v genetické informaci archeí. Proto prozkoumali více než 28 tisíc vzorků, které naznačují významné korelace mezi kolonizací střeva archei a sociodemografickými charakteristikami lidských hostitelů – zjednodušeně řečeno zkoušeli zjistit, jestli existují nějaké nápadné souvislosti mezi tím, jaké druhy archejí se u člověka vyskytují a nějakými vlastnostmi jeho života a zdraví.

Pokud by se to podařilo, mohlo by to vést k lepšímu pochopení některých neznámých ohledně životního stylu nebo civilizačních chorob. V tom ale neuspěli: „V současné době takovéto významné korelace ještě nelze spolehlivě popsat,“ varuje před uspěchanými výklady Chibaniová.

Jedním z dalších důležitých zjištění bylo rozdělení dosud známého druhu Methanobrevibacter smithii do dvou kladů (větví). Tento mikroorganismus i jeho nově objevená „sestra“ jsou u mnoha lidí značně rozšířené a vzájemné působení těchto dvou blízce příbuzných druhů a jejich význam pro lidské zdraví je podle autorů velmi důležité ještě rozluštit.

Tato archea je normální a běžnou součástí lidských střev – konzumuje v nich odpadní produkty, které vznikají při rozkladu cukrů bakteriemi. Bývají často odolné vůči většině známých antibiotik, ale současně mají i potenciál pro medicínu: některé studie totiž uvažují, že by se mohly používal jako prostředek proti lidské obezitě, právě díky schopnosti ovlivňovat příjem živin hostitelem.

Spousta neznámých

Ohledně archejí vědci zatím v mnoha ohledech tápou – existuje sice mnoho podezření, ale chybí pro ně důkazy. Už v minulosti se například našly náznaky o souvislosti těchto metanotvorných archeí s onemocněními, jako je rakovina tlustého střeva nebo zánětlivá střevní onemocnění. Ale bude potřeba ještě dalšího rozsáhlého výzkumu, aby se to potvrdilo – nebo vyvrátilo.

Obecně lze podle autorů nové studie říct, že věda je teprve na začátku při identifikaci celé rozmanitosti archeí. „Katalog proteinů archeí, který obsahuje 1,8 milionu proteinů, může být v budoucnu využit jako jedinečný zdroj pro další výzkum,“ zdůrazňují.