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.
Вы когда-нибудь задавались вопросом, из чего состоит зубной камень? Вероятно, нет, но людей, таких как я, это интересует. Я работаю археологом-генетиком в центре Эволюционной Медицины в университете Цюриха, я изучаю происхождение и эволюцию здоровья и болезней человека, проводя генетические исследования скелетов и мумифицированных останков древних людей. В своей работе я пытаюсь выявить эволюционно обусловленные слабые места наших тел, чтобы мы смогли улучшить уровень здоровья и ухода за ним в будущем.
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.
В эволюционной медицине выделяют несколько методов, и одним из них является извлечение ДНК из древних костей. Из этих извлечений мы можем воссоздать человеческий геном в разные моменты времени и проследить изменения, которые могли быть вызваны адаптацией, факторами риска и унаследованными заболеваниями. Но это только половина дела.
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.
Самые серьёзные проблемы со здоровьем на сегодняшний день не связаны с мутацией генома, а скорее являются результатом сложного и динамичного взаимодействия между генетическими вариациями, питанием, микробами и паразитами, и реакций нашей иммунной системы. Все эти болезни имеют веский эволюционный компонент, указывающий на факт, что окружающая среда, в которой мы живём сейчас, резко отличается от той, в которой наши тела развивались. Чтобы понять эти болезни, нужно прошлые исследования по изолированному изучению генома направить к более интегрированному подходу, к изучению человеческого здоровья в прошлом.
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.
Но существует множество трудностей. Прежде всего, что же мы изучаем? Скелеты повсеместны, их находят повсюду. Конечно, все мягкие ткани уже разложились, а сам скелет несёт мало информации о здоровье. Мумии — вот превосходный источник информации, но они ограничены по географии, а также ограничены по времени. Копролиты — окаменевшие человеческие фекалии, они чрезвычайно интересны. Можно много чего узнать о питании и кишечных болезнях, но они крайне редки.
(Laughter)
(Смех)
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.
Для изучения данного вопроса, я собрала команду исследователей из разных стран мира в Швейцарии, Дании и Великобритании, чтобы заняться исследованием плохо изученного, мало известного материала, которым располагают все люди. Это разновидность окаменевшего зубного налёта, который принято называть минерализованная микробная зубная бляшка. Многим он известен как зубной камень. Это то, что стоматолог снимает с зубов каждый раз, когда вы приходите на приём. На типичном приёме у стоматолога, удаляется примерно от 15 до 30 миллиграммов. В древние времена, до того как начали чистить зубы, на зубах могло откладываться до 600 миллиграммов на протяжении всей жизни.
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.
Важным свойством зубного камня является то, что он окаменевает и становится твёрдым, как кость, и до настоящего времени его было в достатке и распространён он повсеместно. Его можно обнаружить у населения любого уголка Земли, любого периода времени, на протяжении многих десятков тысяч лет. Зубной камень был найден даже у неандертальцев и животных.
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?
Предыдущие исследования концентрировались только на микроскопии. Зубной камень разглядывали под микроскопом и находили такие вещи как пыльца и крахмалы растений, мышечные клетки мяса животных и бактерии. Моя команда исследователей хотела узнать, можем ли мы применить генетические и продромальные технологии по обнаружению ДНК и протеинов и, исходя из этого, можем ли мы улучшить наше представление таксономии, чтобы действительно понять, в чём дело?
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.
Мы обнаружили, что множество симбиотических и патогенных бактерий обитает в наших носовых проходах и во рту. Также мы обнаружили иммунные белки, связанные с инфекциями и воспалениями, белки и ДНК связанные с диетой. Больше всего нас удивило и поразило то, что мы также обнаружили бактерию, которая обычно обитает в верхней части дыхательной системы. Что фактически даёт нам доступ к лёгким, месту, где обитают многие серьёзные заболевания.
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.
Ещё мы обнаружили бактерию, обычно проживающую в кишечнике. Таким образом, фактически мы получили доступ к ещё более отдалённой системе органов, которая в отличие от скелета давно уже разложилась. Расшифровывая древние ДНК, и применяя масс-спектрометрию к протеинам древнего зубного камня, мы можем получить огромное количество информации, которую затем можно использовать для воссоздания детальной картины динамического взаимодействия между питанием, инфекциями и иммунитетом тысячи лет назад.
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.
Таким образом, то, что началось с идеи, теперь применяется для выявления множества последовательностей, помогающих исследовать долгосрочную историю эволюции человеческого здоровья и заболеваний, вплоть до генетического кода отдельных патогенов. Благодаря этой информации мы можем понять, как развивались патогены, и почему они продолжают вызывать болезни. Надеюсь, я вас убедила в ценности зубного камня.
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.
И, напоследок, от лица будущих археологов, хотелось бы попросить вас дважды задуматься, перед тем как почистить зубы.
(Applause)
(Аплодисменты)
Thank you.
Спасибо.
(Applause)
(Аплодисменты)