青銅器時代の歯に虫歯と歯周病の稀な痕跡が発見される

歯を清潔に保つことは何千年もの間、苦痛を伴う作業であり、歴史的には歯の手入れに特に痛みを伴う方法がいくつか使われてきた。アイルランドの石灰岩の洞窟で発掘された4,000年前の人間の歯2本には、虫歯や歯周病の原因となる細菌が「前例のない量」含まれていることが最近発見された。これらの保存状態の良い微生物叢の遺伝子分析により、青銅器時代から今日に至るまでの食生活の変化がいかに私たちの口腔の健康に影響を与えてきたかが明らかになった。この研究結果は、3月27日にMolecular Biology and Evolution誌に掲載された研究で説明されている。

化石化した歯垢は、古代の人体で最もよく研​​究されている部位の 1 つです。しかし、中世以前の歯の口腔細菌の全ゲノムが発見された例はほとんどありません。つまり、食生活の変化や、約 1 万年前の農耕の拡大などの出来事によって、人間の口腔の微生物叢がどのように影響を受けたかについて、科学者が持っているデータは限られているということです。

砂糖を食べて酸を生成する細菌

どちらの歯も、青銅器時代に現在のアイルランドに住んでいた同じ男性のものでした。歯には歯周病を引き起こす細菌が含まれていました。

ストレプトコッカス ミュータンス( S. ミュータンス) の高品質な古代ゲノム。この口腔細菌は虫歯の主な原因の 1 つです。

S. ミュータンスは現代人の口の中では非常に一般的だが、古代のゲノム記録では非常にまれである。それが非常に少ない理由の 1 つは、細菌が酸を生成する方法である可能性がある。酸は歯を腐らせるだけでなく、DNA を破壊し、歯垢が時間の経過とともに化石化して硬化するのを防ぐ。古代の口腔微生物叢のほとんどはこれらの化石化した歯垢の中に見つかるが、この新しい研究では歯を直接調べた。

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古代人の口の中にS. mutansが存在しなかったもう一つの理由は、S. mutans が繁殖できるような甘い口がなかったためかもしれません。S . mutans は砂糖が大好きで、人類が穀物を栽培し始めた後の考古学的記録には虫歯の増加が見られます。しかし、より劇的な増加は、砂糖の多い食品が著しく普及した過去数世紀の間に起こりました。

微生物叢消失仮説

採取された歯は、コーク大学大学の故ピーター・ウッドマン氏がリムリック県キルラグ洞窟で発見した、より大きな骨格の一部だった。洞窟内の他の歯は虫歯が進行していたが、虫歯や初期の虫歯の証拠はなかった。1本の歯に大量のミュータンス配列が見られた。

「この4000年前の歯にこれほど大量のS.ミュータンス菌が見つかったことに非常に驚いた」と、研究の共著者でダブリン大学トリニティ・カレッジの遺伝学者ララ・キャシディ氏は声明で述べた。「これは非常に珍しい発見であり、この男性が死亡直前に虫歯になるリスクが高かったことを示唆している」

洞窟の涼しく乾燥したアルカリ性の環境が、 S. ミュータンスDNA の保存に寄与した可能性があります。S.ミュータンスDNA は豊富でしたが、他の連鎖球菌種は歯のサンプルにほとんど存在しませんでした。これは、口腔バイオフィルムの自然なバランスが変化し、ミュータンスが他の細菌種に打ち勝ったことを示しています。

研究チームによると、この研究は微生物叢消滅仮説をさらに裏付けるものだという。この考えは、私たちの祖先の微生物叢は実は現代のものよりも多様だったと提唱している。この仮説を裏付けるさらなる証拠は、タンネレラ・フォーサイシアの2つのゲノムから得られた。 チームが歯から作ったT. forsythiaは、現在も存在し、歯周病を引き起こします。

「採取した2本の歯には、かなり異なる系統のT. forsythiaが含まれていました」と、研究の共著者でダブリン大学トリニティ・カレッジの博士課程の学生であるイゾルト・ジャクソン氏は声明で述べた。「これらの系統は、ヨーロッパ、日本、米国に由来する現代のサンプルであるにもかかわらず、単一の古代の口から採取されたものであり、データセット内のどの現代の系統のペアよりも遺伝的に異なっていました。生物多様性の喪失は口腔環境と人間の健康に悪影響を及ぼす可能性があるため、これは興味深いことです。」

遺伝子と口の変化

再構築されたゲノムは両方とも、過去 750 年間の口腔微小環境の劇的な変化を明らかにした。近年、 T. forsythiaの 1 つの系統が世界の個体群で優勢になっているが、これは遺伝学者が選択的エピソードと呼ぶ出来事の兆候である。これは、特定の遺伝的利点により、1 つの細菌株の頻度が急速に上昇する場合である。特に産業革命後に出現したT. forsythia のゲノムは、口腔に定着して病気を引き起こすのに役立つ遺伝子を獲得した。

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S. mutans にも、砂糖の普及と一致する最近の系統拡大と遺伝子内容の変化の証拠がある。しかし、現代のS. mutans の個体群はT. forsythiaよりもさらに多様性を保っており、アイルランドで発見されたゲノムより前のS. mutans の進化系統樹にはいくつかの大きな分岐がある。研究チームは、これはこれらの細菌種のゲノム多様性の背後にある進化の違いによって引き起こされていると考えている。

「 S. ミュータンスは、系統間で遺伝物質を交換するのが非常に上手です」とキャシディ氏は言う。「これにより、1つの系統が優勢になって他の系統に取って代わるのではなく、 S.ミュータンスの系統全体に有利な革新が広がるのです。」

これら病原菌はどちらも、青銅器時代から現代まで、本質的に劇的に変化してきました。しかし、砂糖の消費量の増加など、ごく最近の文化的変遷が、特に大きな影響を与えたようです。