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.
Vi siete mai chiesti cosa contiene la placca dentale? Forse no, ma la gente come me se lo è chiesto. Sono un'archeo-genetista al Centro per la Medicina Evolutiva all'Università di Zurigo, e studio le origini e l'evoluzione della salute e delle malattie umane conducendo ricerche genetiche su scheletri e resti mummificati di antichi esseri umani. Con questo lavoro, spero di poter capire meglio l'evoluzione delle vulnerabilità dei nostri corpi, così da poter migliorare e meglio gestire la nostra salute in futuro.
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.
Ci sono diversi modi di affrontare la medicina evolutiva, e uno di questi è l'estrazione del DNA umano da resti di ossa umane. Da questi estratti, possiamo ricostruire il genoma umano in diversi momenti temporali e analizzare i cambiamenti che potrebbero essere legati ad adattamenti, fattori di rischio e malattie ereditarie. Ma questa è solo metà della storia.
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.
Le più importanti sfide sanitarie di oggi non sono causate da semplici mutazioni del nostro genoma, sono invece il risultato di un'interazione complessa e dinamica tra variazioni genetiche, dieta, microbi e parassiti e la nostra risposta immunitaria. Tutte queste malattie hanno una forte componente evolutiva direttamente collegata al fatto che viviamo oggi in un ambiente molto diverso da quelli in cui si sono evoluti i nostri corpi. E per poter capire queste malattie, è necessario andare oltre gli studi sul genoma umano in sé, e, con un approccio più olistico, rivolgersi al passato della salute umana.
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.
Ma sono molte le sfide da affrontare. Prima di tutto, cosa studiamo? Gli scheletri sono molto diffusi; si trovano ovunque. Ma ovviamente, i tessuti si sono decomposti, e il solo scheletro contiene limitate informazioni sulla salute. Le mummie sono una grande fonte di informazione, ma sono geograficamente molto limitate e limitate anche nel tempo. I coproliti sono feci umane fossilizzate, e sono molto interessanti. Si può imparare molto delle antiche diete e delle malattie intestinali, ma sono molto rari.
(Laughter)
(Risate)
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.
Quindi per risolvere il problema, ho messo insieme un gruppo di ricercatori internazionali in Svizzera, in Danimarca e nel Regno Unito per analizzare materiale poco studiato e di cui si sa poco che si trova in tutti gli esseri umani. È un tipo di placca dentale fossilizzata ufficialmente denominata calcolo dentale. Molti di voi la conosceranno con il termine tartaro. È quello che il dentista elimina dai vostri denti ogni volta che andate a fare una visita. In una tipica visita dentistica se ne possono rimuovere da 15 a 30 milligrammi. Ma in tempi antichi, prima che cominciassimo a lavarci i denti, sui denti se ne accumulavano fino a 600 milligrammi in una vita.
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.
E quel che è più importante del calcolo dentale è che si fossilizza proprio come il resto dello scheletro, abbonda nei resti di epoche precedenti alla nostra ed è onnipresente in tutto il mondo. Lo si trova in tutte le popolazioni del mondo in tutte le epoche, risalente a decine di migliaia di anni fa. Lo si trova anche nell'uomo di Neandertal e negli animali.
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?
Gli studi precedenti si sono sempre concentrati sulla microscopia. Osservavano il calcolo dentale al microscopio, e quello che trovavano erano polline e amido delle piante, e trovavano cellule muscolari di carne animale e batteri. Con il mio gruppo di ricercatori, quello che volevamo fare era applicare la tecnologia genetica e proteomica per cercare il DNA e le proteine, e da qui ottenere una migliore risoluzione tassonomica per capire realmente cosa succede.
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.
E quello che abbiamo scoperto è che si possono trovare molti batteri commensali e patogeni che risiedevano nella cavità nasale e nella bocca. Abbiamo trovato anche proteine immuni legate alle infezioni e alle infiammazioni e proteine e DNA legati alla dieta. Ma quello che ci ha sorpreso ed emozionato è stato trovare batteri che normalmente risiedono nel tratto respiratorio superiore. Questo ci dà virtualmente accesso ai polmoni, dove risiedono malattie molto importanti.
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.
E abbiamo trovato anche batteri che normalmente risiedono negli organi interni, quindi ora abbiamo virtualmente accesso al sistema di organi distanti che si è ormai decomposto da tempo all'interno del solo scheletro. Applicando l'antica sequenza del DNA e la spettrometria di massa proteomica ad antichi calcoli dentali, possiamo generare una grande quantità di dati che possiamo usare per cominciare a ricostruire un'immagine dettagliata dell'interazione dinamica tra la dieta, le infezioni e l'immunità di migliaia di anni fa.
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.
Quindi quel che è cominciato come un'idea viene ora implementato per sfornare milioni di sequenze che possiamo utilizzare per analizzare l'evoluzione a lungo termine della storia della salute e delle malattie umane, fino ad arrivare al codice genetico di singoli agenti patogeni. E da questa informazione possiamo apprendere l'evoluzione degli agenti patogeni e perché continuano a farci stare male. Spero di avervi convinto del valore dei calcoli dentali.
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.
E un pensiero finale, a nome dei futuri archeologi, vorrei chiedervi di pensarci due volte prima di andare a lavarvi i denti.
(Applause)
(Applausi)
Thank you.
Grazie.
(Applause)
(Applausi)