Исследовательская группа обнаружила, что ротовая полость древнего человека несет множество условно-патогенных микроорганизмов и что заболевания пародонта сегодня вызываются теми же бактериями, что и в прошлом, несмотря на серьезные изменения в питании и гигиене человека.Исследователи обнаружили, что древний микробиом ротовой полости человека уже содержал основной генетический механизм устойчивости к антибиотикам более чем за восемь веков до изобретения первых терапевтических антибиотиков в 1940-х годах. Помимо информации о здоровье, ученые извлекли диетическую ДНК из древнего зубного камня, что позволило идентифицировать пищевые компоненты, такие как овощи, которые оставляют мало следов в археологических записях.В этом новаторском анализе экологии и функций древнего микробиома полости рта, проводимом под руководством Цюрихского, Копенгагенского и Йоркского университетов, участвовали 32 ученых из двенадцати учреждений в семи странах.
Исследование, опубликованное в Nature Genetics, показывает, что в отличие от кости, которая быстро теряет большую часть своей молекулярной информации при заглублении, камень медленно растет во рту и попадает в почву в гораздо более стабильном состоянии, помогая ему сохранять биомолекулы. Это позволило исследователям во главе с доктором Кристиной Уоринер проанализировать древнюю ДНК, которая не была нарушена условиями захоронения.
Они впервые применили секвенирование ДНК к зубному камню. Они реконструировали геном основного пародонтального патогена и, возможно, получили первое генетическое свидетельство диетических биомолекул, извлеченных из древнего зубного камня.
Анализ этого богатства данных потребовал преодоления огромной биоинформатической задачи сортировки и идентификации миллионов генетических последовательностей, таких как кусочки пазла, с целью восстановления сложной биологии древнего микробиома полости рта. «Зубной камень — это окно в прошлое и вполне может оказаться одним из наиболее хорошо сохранившихся документов о микробах, ассоциированных с человеком», — говорит профессор Кристиан фон Меринг, автор исследования и директор группы в Швейцарском институте SIB. Bioinformatics, которая выполнила биоинформатический анализПрофессор Мэтью Коллинз из Йоркского университета сказал: «Мы знали, что зубной камень сохраняет микроскопические частицы пищи и другой мусор, но уровень сохранности биомолекул впечатляет.
Микробиом, погребенный и сохраненный в минеральной матрице, микробном помпеях ».Д-р Уоринер из Цюрихского и Оклахомского университетов добавил: «Зубной камень действует и как долгосрочный резервуар микробиома полости рта, и как ловушка для пищевых продуктов и мусора из окружающей среды. Это позволяет нам исследовать здоровье и болезни, а также реконструировать аспекты истории жизни и деятельности человека. Никогда раньше нам не удавалось получить столько информации из одной небольшой выборки ».
Исследование имеет большое значение для понимания эволюции микробиома полости рта человека и происхождения заболеваний пародонта. Заболевания пародонта вызывают характерные протеомные изменения в зубных рядах и характеризуются хроническим воспалением, приводящим к потере зубов и костной ткани. Доктор Энрико Каппеллини из Копенгагенского университета, старший автор исследования, описывает зубной камень, анализируемый в этом исследовании, как своего рода «археологический памятник поля боя, только в молекулярном масштабе».
Сегодня от умеренных до тяжелых заболеваний пародонта страдают более 10% населения мира, и они связаны с различными системными заболеваниями, включая сердечно-сосудистые заболевания, инсульт, болезни легких и диабет II типа. Хотя пародонтоз часто встречается у людей, домашних животных и животных зоопарков, у диких животных он обычно не развивается, что наводит на мысль, что это заболевание микробиома полости рта, возникшее в результате современного образа жизни человека.
«По мере того, как мы узнаем больше об эволюции этого микробиома в ответ на миграцию и изменения в диете, здоровье и медицине, я могу представить себе будущее, в котором большинство археологов считают исчисление более интересным, чем сами зубы», — говорит профессор Коллинз.«Изучение древних микробиомов помогает нам понять эволюционную историю здоровья и болезней человека», — говорит профессор Франк Рухли, старший автор исследования и руководитель Центра эволюционной медицины при Цюрихском университете. «Это дает информацию современной медицине. ”