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.
Ви коли-небудь цікавилися, що всередині вашого зубного нальоту? Мабуть, ні, але такі люди, як я, цікавились. Я працюю археогенетиком в Центрі еволюційної медицини при Університеті Цюріха і вивчаю походження та еволюцію людського здоров'я та захворювань, проводячи генетичні дослідження на скелетах та муміфікованих залишках древніх людей. Завдяки цій роботі я сподіваюсь краще зрозуміти еволюційну вразливість нашого тіла, щоб можна було покращити та краще контролювати наше здоров'я у майбутньому.
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.
Є різні способи підходу в еволюційній медицині, одним з них є витяг людського ДНК з древніх кісток. І з цих екстрактів ми можемо реконструювати людський геном у різні часові проміжки та подивитися на зміни, які могли бути пов'язані з адаптацією, факторами ризику та успадкованими хворобами. Та це лише половина історії.
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.
Найбільші проблеми у сфері охорони здоров'я сьогодні викликані не простими мутаціями у нашому геномі, а скоріше складною та динамічною взаємодією між генетичними варіаціями, дієтою, мікробами й паразитами, і відповіддю нашою імунної системи. Усі ці хвороби мають сильний еволюційний компонент, який напряму пов'язаний з фактом, що ми живемо нині у дуже відмінному середовищі від того, в якому еволюціонувало наше тіло. Щоб зрозуміти ці хвороби, нам потрібно переступити через колишні дослідження людського геному і застосувати глобальніший підхід до людського здоров'я у минулому.
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.
Та на шляху є багато перепон. По-перше, що саме ми досліджуємо? Скелети є скрізь, їх знаходять повсюдно. Та, звісно, усі м'які тканини розклалися, а сам скелет містить обмежену інформацію про здоров'я. Мумії є чудовим джерелом інформації, за винятком того, що вони, насправді, обмежені географічно та в часі. Копроліти - це скам'янілі рештки людських екскрементів, і вони надзвичайно цікаві. Можна багато дізнатись про давні дієти та шлункові хвороби, але вони рідко трапляються.
(Laughter)
(Сміх)
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.
Щоб розібратися з цією проблемою, я зібрала команду міжнародних дослідників у Швейцарії, Данії та Великобританії для вивчення дуже малодослідженого, маловідомого матеріалу, знайденого про людей у всіх куточках. Це тип скам'янілого зубного нальоту, який офіційно називається зубним каменем. Багато з вас, мабуть, знають його як бактеріальний наліт. Це те, що стоматолог зчищає з ваших зубів щоразу, коли ви приходите. Під час звичного візиту до дантиста вам зчищають близько 15-30 міліграмів. Та в давні часи, до того, як стали чистити зуби щіткою, на зубах наростало до 600 міліграмів протягом життя.
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.
Справді важливим є те, що зубний наліт кам'яніє, як і решта скелета, і він є у величезній кількості аж до наших днів скрізь на планеті. Ми знаходимо його повсюди, усіх часів і народів, навіть давністю в десятки тисяч років. Навіть з епохи неандертальців та у тварин.
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?
Колишні дослідження фокусувались тільки на мікроскопічному рівні. Вони розглядали зубний наліт під мікроскопом і виявили пилок та рослинний крохмал, а ще клітини м'язевих тканин з м'яса тварин та бактерії. Моя ж команда дослідників хотіла дізнатися, чи можна застосувати генетику та технологію протеоміки, щоб дослідити ДНК та протеїни, і в результаті отримати краще таксономічне заключення, щоб збагнути, що відбувається.
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.
Ми виявили, що можна знайти багато симбіотичних та патогенних бактерій, котрі жили в носовій та ротовій порожнині. Ми також виявили імунні протеїни, що відносилися до інфекції та запалення, а ще протеїни і ДНК, пов'язані з дієтою. Що нас здивувало, і досить таки вразило, що ми знайшли бактерію, яка зазвичай живе у верхній дихальній системі. Тож це дає нам віртуальний доступ до легень, де залягають багато важливих хвороб.
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.
Ми також виявили бактерії, які зазвичай живуть у травному тракті. Тож тепер ми можемо віртуально отримати доступ до цієї ще глибшої системи органів, яка, з одним тільки скелетом давно розклалася. Застосовуючи розшифрування ДНК та технологію масової спектрометрії протеїнів у древньому зубному нальоті, ми можемо згенерувати величезну кількість даних, які можна використати для реконструкції детальної картинки динамічної взаємодії між дієтою, інфекцією та імунітетом тисячі років тому.
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.
Тож те, що почалося просто з ідеї, на даний момент було застосовано, щоб встановити мільйони послідовностей, які можна використати для дослідження довгих проміжків еволюційної історії здоров'я та людських хвороб, аж до генетичного коду окремих патогенів. З цієї інформації ми можемо дізнатися, як розвивалися патогени, а також, чому вони й далі викликають у нас хворобу. Сподіваюся, що переконала вас у цінності зубного каменя.
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.
На завершення від імені майбутніх археологів, я хотіла б попросити вас двічі подумати перед тим, як почистити вдома зуби.
(Applause)
(Оплески)
Thank you.
Дякую.
(Applause)
(Оплески)