Что пара коренных зубов бронзового века может рассказать о кариесе

ФОколо 4000 лет скелет человека бронзового века тихо лежал в известняковой пещере в Ирландии. Но недавно были обнаружены его останки, в том числе пара хорошо сохранившихся коренных зубов. Эти зубы рассказывают новую историю о связи между современными диетами и бактериями, вызывающими кариес.

Лара Кэссиди, генетик из Тринити-колледжа в Дублине, специализирующаяся на древней человеческой ДНК, была удивлена, обнаружив обилие генетического материала стрептококк мутанс, одна из основных причин кариеса и разрушения зубов на зубах древнего человека. Этот вид редко встречается в древних геномных записях — по нескольким причинам. Бактерии производят кислоту, которая разрушает ДНК и предотвращает окаменение зубного налета, материала, который ученые используют для отбора проб бактериальной ДНК полости рта. Но известняк пещеры, в которой были найдены зубы, в Киллураге, графство Лимерик, имеет щелочную реакцию, что, вероятно, помогло нейтрализовать кислоту и сохранить генетический материал.

Другая причина С. mutans настолько редко встречается в древних геномных записях, что человеческий рот на протяжении большей части истории не был для него очень гостеприимным местом. «Именно с появлением обработанных пищевых продуктов, особенно переработанного сахара и сахарозы, они стали доминировать и очень распространены в современной полости рта», — говорит Кэссиди. Кариес вызывается молочной кислотой, вырабатываемой рядом бактерий полости рта, когда они потребляют сахар и другую пищу на зубах. Эта кислота разрушает зубную эмаль.

Кэссиди и его коллеги использовали коренные зубы древнего человека, чтобы реконструировать первый древний геном С. мутанты. Новые данные, проанализированные в сочетании с современными геномами, позволили им впервые построить картину эволюции бактерий на протяжении тысячелетий. Предыдущие работы с современными геномами микробиома полости рта показали, что С. mutans население увеличилось после освоения зернового земледелия 12 000 лет назад. Но новые результаты показывают, что они действительно резко возросли примерно 250–750 лет назад, когда сахар и обработанные углеводы, такие как рис и хлеб, стали важным компонентом рациона человека. С. mutans особенно любит сахарозу, говорит Кэссиди. «Это помогает им создавать своего рода липкую пленку, которую эти бактерии используют для колонизации поверхности зубов, чтобы они могли потреблять все виды сахара».

Древние люди использовали веточки и различные волокна для чистки зубов.

Результаты исследования также демонстрируют потерю разнообразия микробиома полости рта со времен человека бронзового века, а также увеличение его способности вызывать заболевания. В дополнение к С. mutansисследователи собрали и проанализировали еще одну бактерию, названную Таннерелла форзиция, что связано с заболеванием десен, из зубов мужчины. Они обнаружили гораздо большее генетическое разнообразие у древних Т. форзиция чем присутствует в его современном геноме, причем резкий спад произошел на заре индустриальной эры. Исследователи пишут, что эта потеря разнообразия потенциально может сделать людей более восприимчивыми к другим оральным патогенам. Кроме того, их анализ позволил им выявить резкое увеличение вирулентности (способности заражать и вызывать заболевания) для обеих бактерий в постиндустриальную эпоху. Эти изменения в генетическом разнообразии и вирулентности могут иметь важные последствия для здоровья человека в целом, поскольку микробиом полости рта связан с иммунной системой. нейродегенеративное заболевание и общее системное здоровье.

Исследователи опубликовано их выводы в марте в журнале Молекулярная биология и эволюция. Им удалось построить целый геном древних С. Мутанс впервые из-за большого количества бактерий, присутствующих на одном из зубов человека бронзового века, когда он был жив. Так много С. Мутанс Если бы он был жив, бактерии, скорее всего, привели бы к кариесу, говорит Кэссиди. В рацион этого человека входили ячмень, другие зерновые и фрукты — все продукты, которые нравятся человеку. С. Мутанс бактерии, но не были бы так богаты сахаром и обработанными углеводами, как современная диета, говорит она. У древних людей были свои методы гигиены полости рта: для чистки зубов часто использовались веточки и виды различных волокон.

Исследование позволило Кэссиди по-новому оценить, насколько быстро за короткий промежуток времени изменились бактерии во рту человека. Микробиомы полости рта были довольно стабильными на протяжении тысячелетий — не существует больших различий между средневековыми и доисторическими геномами, когда дело касается бактерий, которые мы носим во рту. Но в индустриальный период наши рационы начали быстро меняться, и вместе с ними развивались бактерии полости рта.

По ее словам, поразительно, сколько изменений произошло за последние несколько сотен лет. «На самом деле это может повлиять на микробы, которые живут рядом с нами и которые эволюционировали, чтобы адаптироваться к определенному типу среды, которую мы предоставляем им с помощью нашего рациона», — говорит она. «Еще один вывод: не забывайте чистить зубы».

Главное изображение: Дарио Ло Прести / Shutterstock

• Кэтрин Гаммон

  Опубликовано 4 апреля 2024 г.

  Кэтрин Гаммон — научный писатель-фрилансер из Санта-Моники, Калифорния, которая пишет об окружающей среде, науке и воспитании детей. Вы можете найти ее на X (ранее известном как Twitter) @kategammon.