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死後のヒト骨マイクロバイオームの特徴を表面分解遺体から明らかにする
Characterizing the postmortem human bone microbiome from surface-decomposed remains.
PMID: 32639969 PMCID: PMC7343130. DOI: 10.1371/journal.pone.0218636.
抄録
骨の微生物コロニー化は死後の骨格分解の重要なメカニズムである。しかし、骨や歯を植民地化する微生物の種類や分布は十分に特徴づけられていない。微生物群集が骨要素の種類によって豊富さや組成が異なるのかどうかは不明であり、これがヒトのDNA保存の違いを説明するのに役立つ可能性がある。本研究の目的は、(1)異なる種類のヒトの骨をコロニー化する微生物の種類を同定し、(2)微生物の豊富さ、多様性、および微生物群集の構成を骨の種類およびヒトのDNA保存に関連付けることであった。骨格化した3人の骨と歯の165個のサンプルから抽出したDNAを用いて、細菌負荷と微生物群集の構成と構造を評価した。ランダムフォレストモデルを適用して、ヒトDNA濃度に関連する操作分類学的単位（OTU）を予測した。主な細菌性骨コロナイザーは、プロテオバクテリア、アクチノバクテリア、ファーミキュートス、バクテロイデテス、プランクトミセスの各系統のものであった。真核生物の骨コロナイザーは、Ascomycota、Apicomplexa、Annelida、Basidiomycota、およびCiliophoraからのものであった。細菌負荷は、3人中2人の個体でヒトDNA濃度の有意な予測因子ではなかった。ランダムフォレストモデルは、ヒトのDNA濃度に関連する微生物の同定に最低限の成功を収めたが、これは個体間や体の領域間のコミュニティ構造に高いばらつきがあるためであった。今回の研究により、死後のヒトの骨格をコロニー化し、ヒトの骨格DNA分解に寄与する可能性のある微生物の種類についての理解を深めることができた。
Microbial colonization of bone is an important mechanism of postmortem skeletal degradation. However, the types and distributions of bone and tooth colonizing microbes are not well characterized. It is unknown if microbial communities vary in abundance or composition between bone element types, which could help explain differences in human DNA preservation. The goals of the present study were to (1) identify the types of microbes capable of colonizing different human bone types and (2) relate microbial abundances, diversity, and community composition to bone type and human DNA preservation. DNA extracts from 165 bone and tooth samples from three skeletonized individuals were assessed for bacterial loading and microbial community composition and structure. Random forest models were applied to predict operational taxonomic units (OTUs) associated with human DNA concentration. Dominant bacterial bone colonizers were from the phyla Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes, and Planctomycetes. Eukaryotic bone colonizers were from Ascomycota, Apicomplexa, Annelida, Basidiomycota, and Ciliophora. Bacterial loading was not a significant predictor of human DNA concentration in two out of three individuals. Random forest models were minimally successful in identifying microbes related to human DNA concentration, which were complicated by high variability in community structure between individuals and body regions. This work expands on our understanding of the types of microbes capable of colonizing the postmortem human skeleton and potentially contributing to human skeletal DNA degradation.