Международной команде ученых удалось исследовать «микробиологическую Помпею», которая сохранилась на зубах скелетов возрастом около 1000 лет. Ключом к открытиям стал зубной камень (налет), который сохранил бактерии и микроскопические частицы еды на поверхности зубов, тем самым став минеральной «могилой» для микробиомира.
Исследовательская команда установила, что полость рта наших предков содержала в себе множество патогенов, а пародонтологические заболевания обуславливались теми же бактериями, что и сегодня, несмотря на кардинальную смену в диете и гигиене полости рта.
Также ученым удалось выяснить, что микробиомир полости рта уже содержал базовые генетические механизмы антибиотикорезистентности, что опережало примерно на 8 веков открытие первого антибиотика в 1940 году. Помимо информации о состоянии здоровья, исследователи смогли изъять «диетическую» ДНК из зубного камня, позволяющую установить компоненты диеты того времени, например овощи, которые имеют следы в археологических находках.
Проводимый в университете Цюриха, университете Копенгагена и университете Йорка данный анализ, первый в своем роде, микрофлоры полости рта далеких предков, объединил в себе работу 32 ученых в 12 институтах в 7 странах мира.
Исследование, опубликованное в Nature Genetics, сообщает, что кости достаточно быстро теряют молекулярную информацию при захоронении, в то время как зубной камень продолжает расти в полости рта и позволяет сохранять биологическую составляющую гораздо дольше. Это позволило ученым, во главе с Dr Christina Warinner, проанализировать ДНК, которая не была повреждена окружающей средой.
Получение ДНК таким образом считается по-настоящему революционным. Исследователям удалось реконструировать геном патогенной пародонтальной флоры, которая является первым генетическим доказательством заболеваний, полученным из зубного камня далеких предков.
Анализ такой информации требует невероятно сложной работы по сортированию и идентификации миллионов генетических последовательностей, как кусочков пазла, что позволит реконструировать сложную биологию микрофлоры полости рта древнего человека.
«Зубной камень – это окно в прошлое, которое может стать одним из самых хорошо сохранившихся свидетельств микробной флоры тысячелетия назад», — говорит профессор Christian von Mering, автор исследования и директор SIB Swiss Institute of Bioinformatics. Профессор Matthew Collins, университет Йорка, добавляет по этому поводу: «Мы знали, что зубной камень может сохранять микроскопические частицы пищи и других остатков, но уровень сохранения биомолекул – просто ошеломительный. Микрофлора замурована и сохранена в минеральном матриксе, микробиологической Помпеи».
Dr Warinner, университет Цюриха и университет Оклахомы, также высказывается: «Зубной камень служит в роли долгосрочного хранилища микрофлоры, а также в качестве ловушки для имевшейся диеты и следов окружающей среды. Это позволяет нам исследовать здоровье и болезни, а также восстанавливать индивидуальную историю жизни и род занятий человека. До этого момента нам еще никогда не удавалось добыть так много информации из такого малого образца».
Результаты исследования имеют множество применений для понимания эволюции микрофлоры полости рта и истоков заболевания пародонта. Заболевания тканей пародонта вызывают заметные изменения в прикусе и характеризуется хроническим воспаление, приводящим к потере зубов и костной ткани. Dr Enrico Cappellini из университета в Копенгагене, один из главных авторов исследования, описывает анализ зубного камня как «археологическое поле битвы на молекулярном уровне».
Сегодня средние тяжелые формы пародонтитов поражают около 10% всего населения планеты, что связывают с различными системными заболеваниями, включая сердечно-сосудистые, легочные, а также II типом диабета. Так как патология чаще наблюдается у людей, домашних животных и животных зоопарка, нежели у диких животных, у ученых складывается мнение, что заболевания полости рта напрямую являются результатом современной жизни человека.
«Мы узнали много нового о миграции, перемен в диете, здоровье и состоянии медицины, поэтому, можно предположить, что скоро многие археологи будут считать зубной камень более ценным источником информации, чем сами зубы», говорит Prof. Collins.