Spåra sjukdomar med hjälp av tandsten

Har du någonsin undrat vad som finns inuti placken på dina tänder? Antagligen inte, men personer som jag har. Jag är arkeologisk genetiker vid Centret för evolutionär medicin vid universitetet i Zürich, och jag studerar uppkomsten och utvecklingen av mänskliga sjukdomar genom att bedriva genetisk forskning på skelett och mumifierade kvarlevor av forntida människor. Och genom detta arbete är min förhoppning att bättre förstå de evolutionära svagheter våra kroppar har, så att vi kan förbättra och bättre hantera vår hälsa i framtiden.

Det finns flera sätt att använda evolutionär medicin, ett sätt är att extrahera mänskligt DNA från forntida skelett. Och från dessa extrakt, kan vi rekonstruera det mänskliga genomet vid olika tillfällen i historien och leta efter förändringar som kan vara relaterade till anpassningar, riskfaktorer och ärftliga sjukdomar. Men det är bara halva berättelsen.

De viktigaste hälsoutmaningarna idag beror inte på enkla mutationer i vårt genom, utan snarare på ett komplext och dynamiskt samspel mellan genetisk variation, diet, mikrober och parasiter och vårt immunförsvar. Alla dessa sjukdomar har en tydlig evolutionär del som relaterar direkt till det faktum att vi idag lever i en väldigt annorlunda miljö än den som våra kroppar anpassades till. Och för att förstå dessa sjukdomar, kan vi inte bara studera det mänskliga genomet utan ha en bättre helhetsbild av mänsklig hälsa i det förflutna.

Men det finns många utmaningar med det. Först och främst, vad är det vi ens studerar? Skelett är allmänt förekommande, de hittas överallt. Men självklart har all mjuk vävnad brutits ner, och själva skelettet har begränsad information om hälsotillståndet. Mumier är en fantastisk källa till information, men tyvärr är de geografiskt begränsade och begränsade i historisk tid också. Koproliter är fossiliserad mänsklig avföring, och de är faktiskt extremt intressanta. Man kan lära sig massor om forntida diet och tarmsjukdomar, men de är väldigt sällsynta.

(Skatt)

Så för att ta tag i problemet samlade jag en grupp internationella forskare i Schweiz, Danmark och Storbritannien för att undersöka ett väldigt dåligt studerat, föga känt material som hittas på folk överallt. Det är en typ av fossiliserad plack som kallas tandsten. (På engelska "tartar".) Det är det som tandläkaren skrapar av dina tänder varje gång du går dit. Och under ett typiskt tandläkarbesök, kan du få ungefär 15 till 30 milligram bortskrapat. Men för länge sen innan tandborstning, kunde upp emot 600 milligram ha byggts upp på tänderna under en livstid.

Och vad som är riktigt väsentligt med tandsten är att det fossiliseras precis som resten av skelettet, det fanns i stora mängder innan modern tid och det är utbrett över hela världen. Vi hittar det hos alla folkslag världen över, genom alla tider, tiotusentals år tillbaka i tiden. Vi hittar det till och med hos neandertalare och hos djur.

Tidigare studier fokuserade bara på mikroskopi. De tittade på tandsten genom ett mikroskop, och hittade saker som pollen och växtstärkelse, och muskelceller från animaliskt kött och bakterier. Men min forskargrupp, vad vi ville göra, var att fråga oss, kan vi använda genetik och proteomisk teknik för att leta efter DNA och proteiner, och från detta få en bättre taxonomisk bild av vad som verkligen pågår?

Och vad vi kom fram till var att vi kan hitta många bakterier, både kommensala och skadliga, som levde i munnen och i näsborrarna. Vi hittade också immunproteiner relaterade till infektion och inflammation och proteiner och DNA relaterade till diet. Men vad som var överraskande för oss, och även väldigt spännande, var att vi fann bakterier som normalt återfinns i övre andningsorganen. Det ger oss faktiskt tillträde till lungorna, där många viktiga sjukdomar återfinns.

Vi hittade även bakterier som normalt håller till i magen. Så vi kan återigen få tillgång till detta ännu mera avlägsna organ som, från endast skelettet, har för länge sedan brutits ned. Och genom att använda forntida DNA-sekvensering och tekniker för att bestämma proteinmassan hos forntida tandsten, kan vi generera ofantliga mängder data som vi sedan kan använda för att rekonstruera en detaljerad bild av det dynamiska samspelet mellan diet, infektioner och immunförsvar för tusentals år sedan.

Så vad som började som en idé, håller nu på att implementeras för att spotta ut miljoner av sekvenser som vi kan använda för att undersöka den långsiktiga evolutionära historien om människans hälsa och sjukdomar, ända ner till den genetiska koden för individuella patogener. Och från denna information kan vi lära oss hur patogener utvecklas och också varför de fortsätter att göra oss sjuka. Och jag hoppas att jag har övertygat er om värdet av tandsten.

Och som en sista tanke, å alla framtida arkeologers vägnar, skulle jag vilja be er att tänka efter en extra gång innan ni går hem och borstar tänderna.