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.
Har du någonsin undrat vad som finns inuti placken på dina tänder? Antagligen inte, men personer som jag har. Jag är arkeologisk genetiker vid Centret för evolutionär medicin vid universitetet i Zürich, och jag studerar uppkomsten och utvecklingen av mänskliga sjukdomar genom att bedriva genetisk forskning på skelett och mumifierade kvarlevor av forntida människor. Och genom detta arbete är min förhoppning att bättre förstå de evolutionära svagheter våra kroppar har, så att vi kan förbättra och bättre hantera vår hälsa i framtiden.
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.
Det finns flera sätt att använda evolutionär medicin, ett sätt är att extrahera mänskligt DNA från forntida skelett. Och från dessa extrakt, kan vi rekonstruera det mänskliga genomet vid olika tillfällen i historien och leta efter förändringar som kan vara relaterade till anpassningar, riskfaktorer och ärftliga sjukdomar. Men det är bara halva berättelsen.
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 viktigaste hälsoutmaningarna idag beror inte på enkla mutationer i vårt genom, utan snarare på ett komplext och dynamiskt samspel mellan genetisk variation, diet, mikrober och parasiter och vårt immunförsvar. Alla dessa sjukdomar har en tydlig evolutionär del som relaterar direkt till det faktum att vi idag lever i en väldigt annorlunda miljö än den som våra kroppar anpassades till. Och för att förstå dessa sjukdomar, kan vi inte bara studera det mänskliga genomet utan ha en bättre helhetsbild av mänsklig hälsa i det förflutna.
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.
Men det finns många utmaningar med det. Först och främst, vad är det vi ens studerar? Skelett är allmänt förekommande, de hittas överallt. Men självklart har all mjuk vävnad brutits ner, och själva skelettet har begränsad information om hälsotillståndet. Mumier är en fantastisk källa till information, men tyvärr är de geografiskt begränsade och begränsade i historisk tid också. Koproliter är fossiliserad mänsklig avföring, och de är faktiskt extremt intressanta. Man kan lära sig massor om forntida diet och tarmsjukdomar, men de är väldigt sällsynta.
(Laughter)
(Skatt)
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.
Så för att ta tag i problemet samlade jag en grupp internationella forskare i Schweiz, Danmark och Storbritannien för att undersöka ett väldigt dåligt studerat, föga känt material som hittas på folk överallt. Det är en typ av fossiliserad plack som kallas tandsten. (På engelska "tartar".) Det är det som tandläkaren skrapar av dina tänder varje gång du går dit. Och under ett typiskt tandläkarbesök, kan du få ungefär 15 till 30 milligram bortskrapat. Men för länge sen innan tandborstning, kunde upp emot 600 milligram ha byggts upp på tänderna under en livstid.
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.
Och vad som är riktigt väsentligt med tandsten är att det fossiliseras precis som resten av skelettet, det fanns i stora mängder innan modern tid och det är utbrett över hela världen. Vi hittar det hos alla folkslag världen över, genom alla tider, tiotusentals år tillbaka i tiden. Vi hittar det till och med hos neandertalare och hos djur.
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?
Tidigare studier fokuserade bara på mikroskopi. De tittade på tandsten genom ett mikroskop, och hittade saker som pollen och växtstärkelse, och muskelceller från animaliskt kött och bakterier. Men min forskargrupp, vad vi ville göra, var att fråga oss, kan vi använda genetik och proteomisk teknik för att leta efter DNA och proteiner, och från detta få en bättre taxonomisk bild av vad som verkligen pågår?
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.
Och vad vi kom fram till var att vi kan hitta många bakterier, både kommensala och skadliga, som levde i munnen och i näsborrarna. Vi hittade också immunproteiner relaterade till infektion och inflammation och proteiner och DNA relaterade till diet. Men vad som var överraskande för oss, och även väldigt spännande, var att vi fann bakterier som normalt återfinns i övre andningsorganen. Det ger oss faktiskt tillträde till lungorna, där många viktiga sjukdomar återfinns.
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.
Vi hittade även bakterier som normalt håller till i magen. Så vi kan återigen få tillgång till detta ännu mera avlägsna organ som, från endast skelettet, har för länge sedan brutits ned. Och genom att använda forntida DNA-sekvensering och tekniker för att bestämma proteinmassan hos forntida tandsten, kan vi generera ofantliga mängder data som vi sedan kan använda för att rekonstruera en detaljerad bild av det dynamiska samspelet mellan diet, infektioner och immunförsvar för tusentals år sedan.
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.
Så vad som började som en idé, håller nu på att implementeras för att spotta ut miljoner av sekvenser som vi kan använda för att undersöka den långsiktiga evolutionära historien om människans hälsa och sjukdomar, ända ner till den genetiska koden för individuella patogener. Och från denna information kan vi lära oss hur patogener utvecklas och också varför de fortsätter att göra oss sjuka. Och jag hoppas att jag har övertygat er om värdet av tandsten.
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.
Och som en sista tanke, å alla framtida arkeologers vägnar, skulle jag vilja be er att tänka efter en extra gång innan ni går hem och borstar tänderna.
(Applause)
(Applåder)
Thank you.
Tack så mycket.
(Applause)
(Applåder)