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.
Heb je je ooit afgevraagd wat er in je tandplak zit? Waarschijnlijk niet, maar mensen zoals ik wel. Ik ben archeologisch geneticus in het Centrum voor Evolutionaire Geneeskunde aan de universiteit van Zürich. Ik bestudeer de oorsprong en evolutie van de gezondheid en ziekten van mensen via genetisch onderzoek op het skelet en de gemummificeerde overblijfselen van mensen. Door dit werk hoop ik een beter begrip te krijgen van evolutionaire kwetsbaarheden van onze lichamen, zodat we onze gezondheid in de toekomst beter kunnen beheren.
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.
Er zijn verschillende manieren om evolutionaire geneeskunde te benaderen. Een ervan is om menselijk DNA te halen uit oude beenderen. Uit deze extracten kunnen we het menselijk genoom op verschillende tijdstippen samenstellen en kijken naar de veranderingen die verband houden met aanpassingen, risicofactoren en overgeërfde ziekten. Maar dit is maar de helft van het verhaal.
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.
De belangrijkste gezondheidsproblemen vandaag worden niet veroorzaakt door mutaties in ons genoom maar zijn eerder het resultaat van een complex en dynamisch samenspel tussen genetische variatie, voeding, microben en parasieten en de reactie van ons immuunsysteem. Al deze ziektes hebben een sterke evolutionaire component die rechtstreeks gerelateerd is aan het feit dat we vandaag in een heel andere omgeving leven dan die waarin onze lichamen geëvolueerd zijn. Om deze ziektes te begrijpen, moeten we verder gaan dan de studies van enkel het menselijke genoom en evolueren naar een meer holistische aanpak van de menselijke gezondheid in het verleden.
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.
Daar lopen we tegen een hoop uitdagingen aan. Allereerst: wat bestuderen we? Skeletten zijn er in overvloed: ze worden overal gevonden. Maar alle zachte weefsels zijn natuurlijk vergaan en het skelet zelf bevat beperkte gezondheidsinformatie. Mummies zijn een grote bron van informatie, behalve dat er een geografisch beperkte voorraad is over een beperkte periode. Coprolieten zijn versteende menselijke uitwerpselen. Ze zijn heel erg interessant. Je kunt veel leren over de voeding en de inwendige ziekten uit het verleden maar ze zijn uiterst zeldzaam.
(Laughter)
(Gelach)
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.
Om dit probleem aan te pakken, heb ik een team van internationale onderzoekers samengesteld in Zwitserland, Denemarken en het VK. Ze onderzoeken een vrij onbekend en slecht onderzocht materiaal dat overal bij mensen gevonden wordt. Het is een type gefossiliseerde tandplak dat officieel 'tandcalculus' heet, beter bekend als tandsteen. De tandarts schraapt het van je tanden elke keer als je bij hem op afspraak gaat. In een gewoon tandartsbezoek wordt er ongeveer 15 tot 30 mg verwijderd. Maar lang geleden, voordat tanden gepoetst werden, kon er zich tot 600 mg op de tanden vastgezet hebben gedurende een leven.
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.
Het echt belangrijke aan tandsteen is dat het fossiliseert net zoals de rest van het skelet. Het was vroeger in overvloed aanwezig en het wordt over de ganse wereld gevonden. We vinden het in elke populatie over de wereld in alle tijdperiodes tot tienduizenden jaren terug. We vinden het bij neanderthalers en dieren.
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?
Eerdere studies focusten enkel op microscopie. Ze keken naar tandplak onder een microscoop. Ze vonden dingen zoals pollen en zetmeel uit planten. Ze vonden spiercellen van dierlijk voedsel en bacteriën. Mijn team van onderzoekers wilde onderzoeken of ze genetische en proteoomtechnologie konden toepassen om DNA en eiwitten te vinden. Daar konden we betere taxonomische resultaten uit halen om beter te begrijpen wat er gebeurde.
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.
We ontdekten dat we veel commensale en pathogene bacteriën konden vinden die in de neusholten en mond voorkwamen. We vonden ook immuuneiwitten verbonden met infectie en ontsteking en eiwitten en DNA verbonden met voeding. Maar wat ons verwonderde en ook wel opwond: we vonden ook bacteriën die normaal voorkomen in de bovenste luchtwegen. Het geeft ons virtueel toegang tot de longen, waar zeer belangrijke ziektes terug te vinden zijn.
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.
We vonden ook bacteriën die normaal in de darmen terug te vinden zijn. Nu kunnen we virtueel toegang krijgen tot een nog verder afgelegen orgaan dat, op het skelet na, al lang verteerd is. Door de sequentie te bepalen van oud DNA en eiwit-massaspectrometrie-technologieën toe te passen op oude tandplak, kunnen we grote hoeveelheden gegevens genereren waarmee we kunnen beginnen een gedetailleerd beeld te reconstrueren van het dynamische samenspel van voedsel, infectie en immuniteit duizenden jaren geleden.
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.
Wat begon als een idee, wordt nu toegepast om er miljoenen sequenties door te draaien die we kunnen gebruiken voor onderzoek naar de lange-termijn-geschiedenis van gezondheid en ziekte bij mensen, helemaal tot de genetische code van de individuele ziektemakers. Uit die informatie kunnen we leren hoe pathogenen evolueren en ook waarom ze ons ziek blijven maken. Ik hoop dat ik jullie overtuigd heb van de waarde van tandplak.
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.
Als afsluitende gedachte: in naam van de toekomstige archeologen zou ik jullie willen vragen om tweemaal na te denken voordat je naar huis gaat en je tanden poetst.
(Applause)
(Applaus)
Thank you.
Dank je.
(Applause)
(Applaus)