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.
האם אי פעם תהיתם מה נמצא בתוך פלאק דנטלי? כנראה לא, אבל אנשים כמוני כן. אני ארכיאולוגית גנטית במרכז לרפואה אבולוציונית באוניברסיטת ציריך, ואני לומדת את המקורות והאבולוציה של בריאות ומחלות אנושיות על ידי עריכת מחקר גנטי על שלדים ושאריות חנוטות של אנשים קדומים. ודרך העבודה הזו, אני מקוה להבין טוב יותר את הרגישויות האבולוציוניות של גופנו, כך שנוכל לשפר ולנהל טוב יותר את הבריאות שלנו בעתיד.
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.
יש דרכים שונות לגשת לרפואה אבולוציונית, ודרך אחת היא לחלץ DNA אנושי מעצמות עתיקות. ומהמיצויים האלה, אנחנו יכולים להרכיב את הגנום האנושי בנקודות שונות בזמן ולחפש שינויים שאולי קשורים לאדפטציות, גורמי סיכון ומחלות תורשתיות. אבל זו רק מחצית אחת של הסיפור.
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.
האתגרים הבריאותיים הגדולים ביותר היום לא נגרמים ממוטציות פשוטות בגנים שלנו, אלא נובעות מחיבור מורכב ודינמי בין וריאציות גנטיות, דיאטה, מיקרובים וטפילים והתגובה החיסונית שלנו. לכל המחלות האלה יש רכיב אבולוציוני חזק שמתייחס ישירות לעובדה שאנחנו חיים כיום בסביבה מאוד שונה מזו בה גופנו התפתח. וכדי להבין את המחלות האלו, אנחנו צריכים להתקדם מעבר לחקר הגנום האנושי בלבד לגישה יותר הוליסטית לבריאות האנושית בעבר.
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.
אבל יש הרבה אתגרים בזה. והראשון שבהם, מה בדיוק אנחנו חוקרים? שלדים הם נפוצים; הם נמצאים בכל מקום. אבל כמובן, כל הרקמות הרכות נרקבו, ובשלד עצמו יש מידע רפואי מוגבל. מומיות הן מקור נפלא למידע, חוץ מהעובדה שהן מאוד מוגבלות גאוגרפית ומוגבלות גם בזמן. קופרוליטים הם צואה אנושית מאובנת, והיא למעשה מאוד מעניינת. אתם יכולים ללמוד המון על תזונה עתיקה ומחלות מעיים, אבל הן מאוד נדירות.
(Laughter)
(צחוק)
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.
אז כדי לטפל בבעיה הזאת, הרכבתי צוות של חוקרים בין לאומיים בשוויץ, דנמרק, ואנגליה. כדי לחקור חומר לא מאוד ידוע שנחקר מעט שנמצא על אנשים בכל מקום. זה סוג של פלאק דנטלי מאובן שנקרא רשמית קלקולוס דנטלי. רבים מכם אולי מכירים אותו בשם אבנית. זה מה שרופאי השיניים מנקים מהשיניים שלכם בכל פעם שאתם באים לביקור. ובביקור דנטלי ממוצע, מסירים לכם בין 15 ל 30 מיליגרם. אבל בזמנים הקדומים לפני ציחצוח השיניים, עד 600 מיליגרם היו נבנים על השיניים במשך החיים.
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.
ומה שממש חשוב בקלקולוס דנטלי הוא שהוא מתאבן בדיוק כמו שאר השלד, הוא נפוץ עד לזמן הזה והוא נפוץ בכל העולם. אנחנו מוצאים אותו בכל אוכלוסיה בעולם בכל תקופות הזמן עד עשרות אלפי שנים בעבר. ואנחנו אפילו מוצאים אותו בנאנדרטלים וחיות.
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?
וכך מחקרים קודמים התרכזו רק במיקרוסקופיה. הם הביטו בקלקולוס דנטלי מתחת למיקרוסקופ, ומה שהם מצאו היו דברים כמו אבקה מפרחים ועמילנים צמחיים, והם מצאו תאי שריר מבשר חיות ובקטריות. ומה שהצוות שלי, מה שאנחנו רצינו לעשות, זה להגיד, האם אנחנו יכולים ליישם טכנולוגיה גנטית ופרוטאומית כדי למצות DNA וחלבונים, ומזה האם נוכל לקבל תוצאות טקסונומיות טובות יותר כדי להבין באמת מה קורה?
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.
ומה שמצאנו זה שאנחנו יכולים למצוא הרבה תאים קומנסליים ובקטריות פטוגניות שהיו במעברי האף ובפה. מצאנו גם חלבוני חיסון שקשורים לזיהומים ודלקות וחלבונים וDNA שקשורים לתזונה. אבל מה שהפתיע אותנו, וגם די ריגש, זה שגם מצאנו בקטריות שבדרך כלל נמצאות במערכת הנשימה העליונה. אז זה נותן לנו גישה וירטואלית לריאות, שם משתכנות הרבה מחלות חשובות.
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.
וגם מצאנו בקטריות שבדרך כלל שוכנות במעי. אז אנחנו יכולים עכשיו לקבל גישה וירטואלית אפילו לאיבר המרוחק יותר הזה מהשלד בלבד, שמזמן התפרק. אז על ידי ריצוף DNA עתיק וטכנולוגיות מאס ספקטרוסקפיה לחלבונים לקלקולוס דנטלי עתיק, אנחנו יכולים לקבל כמויות אדירות של מידע שאז אנחנו יכולים להשתמש בו כדי להרכיב תמונה מפורטת של התגובה הדינמית ההדדית בין דיאטה, דלקות וחיסון לפני אלפי שנים.
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.
אז מה שהחל כרעיון, עכשיו מיושם כדי לעבור על מיליוני רצפים שאנחנו יכולים להשתמש בהם כדי לחקור את ההיסטוריה האבולוציונית ארוכת הטווח של הבריאות האנושית, ממש עד לקוד הגנטי של פטוגנים בודדים. ומהמידע הזה אנחנו יכולים ללמוד איך פטוגנים התפתחו וגם למה הם ממשיכים לעשות אותנו חולים. ואני מקווה ששכנעתי אתכם בערך של קלקולוס דנטלי.
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.
וכמחשבת פרידה אחרונה, בשם ארכיאולוגים עתידיים, הייתי רוצה לבקש מכם לחשוב פעמיים לפני שאתם הולכים הביתה ומצחצחים את השיניים.
(Applause)
(מחיאות כפיים)
Thank you.
תודה לכם.
(Applause)
(מחיאות כפיים)