Už jste si někdy říkali, co se asi skrývá ve vašem zubním plaku? Asi ne, ale lidé jako já ano. Jsem archeolog - genetik v Centru evoluční medicíny na Univerzitě v Curychu a studuji původ a vývoj lidského zdraví a nemocí pomocí genetického výzkumu kosterních a mumifikovaných ostatků pravěkých lidí. Doufám, že díky této práci lépe porozumím evoluční zranitelnosti našich těl a my tak v budoucnu můžeme zlepšit své zdraví a lépe se o ně starat.
Have you ever wondered what is inside your dental plaque? Probably not, but people like me do. I'm an archeological geneticist at the Center for Evolutionary Medicine at the University of Zurich, and I study the origins and evolution of human health and disease by conducting genetic research on the skeletal and mummified remains of ancient humans. And through this work, I hope to better understand the evolutionary vulnerabilities of our bodies, so that we can improve and better manage our health in the future.
Existují různé přístupy k evoluční medicíně, jedním způsobem je extrakce lidské DNA z pravěkých kostí. Z těchto extraktů můžeme rekonstruovat lidský genom v nejrůznějších obdobích a hledat změny, které by mohly souviset s adaptacemi, rizikovými faktory a dědičnými nemocemi. To je ale jen polovina příběhu.
There are different ways to approach evolutionary medicine, and one way is to extract human DNA from ancient bones. And from these extracts, we can reconstruct the human genome at different points in time and look for changes that might be related to adaptations, risk factors and inherited diseases. But this is only one half of the story.
Nejdůležitější zdravotní problémy dnešní doby nejsou způsobeny jednoduchými mutacemi uvnitř genomu, ale jsou výsledkem složité a dynamické souhry mezi genetickými odchylkami, stravou, mikroby a parazity a naší imunitní reakcí. Všechny tyto nemoci mají silnou evoluční složku, která je přímo vztažena k faktu, že nyní žijeme ve velmi odlišném prostředí, než v jakém se naše těla vyvinula. Abychom tyto nemoci pochopili, musíme studovat nejen lidský genom, ale zaujmout celistvější přístup k lidskému zdraví v minulosti.
The most important health challenges today are not caused by simple mutations in our genome, but rather result from a complex and dynamic interplay between genetic variation, diet, microbes and parasites and our immune response. All of these diseases have a strong evolutionary component that directly relates to the fact that we live today in a very different environment than the ones in which our bodies evolved. And in order to understand these diseases, we need to move past studies of the human genome alone and towards a more holistic approach to human health in the past.
Zde je ale mnoho problémů. Nejprve, co vůbec budeme zkoumat? Kostry jsou všudypřítomné, nalézají se všude. Samozřejmě veškerá měkká tkáň je rozložena a kostra samotná obsahuje jen omezenou informaci o zdraví. Skvělým zdrojem informací jsou mumie, ale jsou velmi omezeny geograficky a také časově. Koprolity jsou zkamenělé lidské výkaly, jsou opravdu velmi zajímavé. Dozvíme se z nich mnoho o pravěké stravě a vnitřních chorobách, ale jsou velmi vzácné.
But there are a lot of challenges for this. And first of all, what do we even study? Skeletons are ubiquitous; they're found all over the place. But of course, all of the soft tissue has decomposed, and the skeleton itself has limited health information. Mummies are a great source of information, except that they're really geographically limited and limited in time as well. Coprolites are fossilized human feces, and they're actually extremely interesting. You can learn a lot about ancient diet and intestinal disease, but they are very rare.
(Smích)
(Laughter)
Abych tento problém vyřešila, sestavila jsem mezinárodní vědecký tým ve Švýcarsku, Dánsku a Spojeném království, který se zabývá jen málo studovaným, málo známým materiálem, který všude na lidech nalezneme. Je to druh zkamenělého zubního plaku, vědecky nazývaného calculus dentis. Většinou ho znáte pod jménem zubní kámen. To, co zubaři odstraňují z vašich zubů při každé prohlídce. Na běžné zubní kontrole vám mohou odstranit 15 - 30 mg. Ale v pravěku, před érou čištění zubů se mohlo na zubech nastřádat až 600 mg za celý život.
So to address this problem, I put together a team of international researchers in Switzerland, Denmark and the U.K. to study a very poorly studied, little known material that's found on people everywhere. It's a type of fossilized dental plaque that is called officially dental calculus. Many of you may know it by the term tartar. It's what the dentist cleans off your teeth every time that you go in for a visit. And in a typical dentistry visit, you may have about 15 to 30 milligrams removed. But in ancient times before tooth brushing, up to 600 milligrams might have built up on the teeth over a lifetime.
Na zubním kameni je důležité, že zkamení stejně jako zbytek kostry. Až do současnosti ho bylo velké množství a byl na celém světě všudypřítomný. Nalézáme ho v každé populaci na celém světě v každé epoše v dobách před desítkami tisíc let. Nalézáme ho dokonce u neandertálců a zvířat.
And what's really important about dental calculus is that it fossilizes just like the rest of the skeleton, it's abundant in quantity before the present day and it's ubiquitous worldwide. We find it in every population around the world at all time periods going back tens of thousands of years. And we even find it in neanderthals and animals.
Předešlé výzkumy se zaměřovaly jen na mikroskopii. Prohlíželi si zubní kámen pod mikroskopem a našli například pyl rostlinné škroby, svalové buňky z masa zvířat a bakterie. S mým týmem vědců jsme chtěli zjistit, zda můžeme použít genetickou a proteomickou technologii a hledat DNA a proteiny a tak získat lepší taxonomický obraz a opravdu pochopit, co se tam děje?
And so previous studies had only focused on microscopy. They'd looked at dental calculus under a microscope, and what they had found was things like pollen and plant starches, and they'd found muscle cells from animal meats and bacteria. And so what my team of researchers, what we wanted to do, is say, can we apply genetic and proteomic technology to go after DNA and proteins, and from this can we get better taxonomic resolution to really understand what's going on?
Zjistili jsme, že lze nalézt mnoho symbiotických a patogenních bakterií, které obývaly nosní dutinu a ústa. Také jsme nalezli imunitní proteiny vztahující se k infekci a zánětu a proteiny a DNA související se stravou. Překvapivé a vzrušující bylo, že jsme také nalezli bakterie, které běžně osidlují horní cesty dýchací. Což nám umožňuje virtuální přístup k plicím, kde sídlí mnoho důležitých nemocí.
And what we found is that we can find many commensal and pathogenic bacteria that inhabited the nasal passages and mouth. We also have found immune proteins related to infection and inflammation and proteins and DNA related to diet. But what was surprising to us, and also quite exciting, is we also found bacteria that normally inhabit upper respiratory systems. So it gives us virtual access to the lungs, which is where many important diseases reside.
Také jsme nalezli bakterie, které běžně sídlí ve střevech. Takže můžeme získat virtuální přístup k těmto vzdálenějším orgánům kostry, které jsou již dávno rozloženy. Použitím sekvencování pravěké DNA a technologie hmotnostní spektrometrie proteinů na pravěkém zubním kameni můžeme generovat ohromné množství údajů, které lze použít k rekonstrukci detailnějšího obrazu dynamického vlivu stravy, infekcí a imunity před mnoha tisíci lety.
And we also found bacteria that normally inhabit the gut. And so we can also now virtually gain access to this even more distant organ system that, from the skeleton alone, has long decomposed. And so by applying ancient DNA sequencing and protein mass spectrometry technologies to ancient dental calculus, we can generate immense quantities of data that then we can use to begin to reconstruct a detailed picture of the dynamic interplay between diet, infection and immunity thousands of years ago.
Nejprve to byl jen nápad a nyní už to provádíme a produkujeme miliony sekvencí, které můžeme použít ke zkoumání dlouhodobé evoluční historie lidského zdraví a nemoci přímo na genetickém kódu individuálního patogenu. Z těchto informací se můžeme dozvědět, jak se patogeny vyvíjely a také proč nám stále způsobují nemoci. Doufám, že jsem vás přesvědčila o hodnotě zubního kamene.
So what started out as an idea, is now being implemented to churn out millions of sequences that we can use to investigate the long-term evolutionary history of human health and disease, right down to the genetic code of individual pathogens. And from this information we can learn about how pathogens evolve and also why they continue to make us sick. And I hope I have convinced you of the value of dental calculus.
Na rozloučenou bych vás jménem budoucích archeologů ráda požádala, abyste se pořádně zamysleli, než půjdete domů a vyčistíte si zuby.
And as a final parting thought, on behalf of future archeologists, I would like to ask you to please think twice before you go home and brush your teeth.
(Potlesk)
(Applause)
Děkuji vám.
Thank you.
(Potlesk)
(Applause)