Fant fossil tannstein

Tannstein i eldgamle kranier forteller mye om fortidens sykdommer.

Publisert
Underkjeven til en av munkene. (Foto: Christina Warriner)
Underkjeven til en av munkene. (Foto: Christina Warriner)

En internasjonal forskergruppe har nettopp funnet en ny kilde til kunnskap om fortiden: Tannstein på tennene i kranier til begravde munker.

Molekyler av DNA og proteiner i de brune avleiringene kan gi et detaljert bilde av hva som levde i munnen av tyske munker for mer enn 800 år siden.

De avslører et biologisk drama fastfrosset i tid – immunforsvaret i full gang med å bekjempe bakterieangrep.

– Det er som å finne de arkeologiske levningene fra et forhistorisk slag,men på det molekylære nivået, sier kjemiker Enrico Cappellini ved Center for Geogenetik, Københavns Universitet.

Store endringer i kosthold

De siste årene har forskerne oppdaget at bakterier spiller en enormt viktig rolle for helsen vår, inkludert risikoen for fedme, diabetes og hjerte- og karsykdommer.
Bakteriene har gjennom evolusjonen blitt så knyttet til oss at forskerne omtaler dem som et ekstra organ – «mikrobiomet».

– Et av de store spørsmålene er om det moderne menneskelige mikrobiomet er oppstått i nyere tid – om det har endret seg med livsstilen vår eller om vi alltid har hatt det, sier Tom Gilbert, professor ved Center for Geogenetik, som også har deltatt i studien.

Man kan forestille seg at mange av helseproblemene våre er forbundet med et mikrobiom som så å si er spent til bristepunktet fordi det har skjedd så dramatiske endringer med kosthold og livsstil, med overgangen til landbruk og senere industrialisering.

Tannstein kan kanskje løse mysteriet

Slike svar kan ligge gjemt i tennene til forfedrene våre. 

Enrico Cappellini har, i samarbeid med forskere fra blant annet Zürich i Sveits og York i England, undersøkt tannstein fra fire munker som levde i Middelalderen (om lag år 950–1200) og som ble begravd ved klosteret i Dalheim i Tyskland.

Studien er nettopp offentliggjort i tidsskriftet Nature Genetics.

Tannstein er tette mineralske lag, bygget opp av bakterier på tennenes overflate. Det viser seg at det nærmest er en tidskapsel som bevarer biomolekylene svært godt.

Bredt utvalg av bakterier

Dette bildet viser fire tenner fra en munk: Tre jeksler og en forjeksel. (Foto: Christina Warriner)
Dette bildet viser fire tenner fra en munk: Tre jeksler og en forjeksel. (Foto: Christina Warriner)

Med moderne DNA-teknologi og bruk av massespektrometer klarte forskerne å identifisere store mengder DNA-molekyler og proteiner.

De fant et bredt utvalg av bakterier, inkludert 40 arter som man vet spiller en rolle i forskjellige munn- og tannsykdommer.

Noen av funnene:

• Bakterien S. mutans, som kan gi hull i tennene.
• Flere bakterier som kan medføre en risiko for hjerte- og karsykdommer (A. actinomycetemcomitans, S. mutans og S. mitis).
• Tre spesielt hyppige bakterier som har med tannkjøttbetennelse å gjøre (T. forsythia, P. gingivalis og T. denticola).

Samtidig fant de proteiner som viser at bakteriene var bevæpnet med overflateproteiner som kan kile inn seg mellom cellene våre og unnvike immunforsvaret.

Kartlegger sykdomsbakterier

Forskerne har også funnet en rekke proteiner som er en del av menneskets immunforsvar, noen som lager hull i bakterienes ytre skjold og andre som avvæpner angrepsproteinene.

Det er med andre ord våpnene fra en sykdomskamp som var under full utvikling da munkene døde. En slagmark forskerne kan lokalisere til overflaten av tennene fordi profilene i kjeveknokkelen og inne i tannen er helt annerledes.

Antibiotikaresistens

Forskergruppen har også kartlagt arvematerialet til en av sykdomsbakteriene, T. forsythia, og kan se at den har mange gener for antibiotikaresistens.

– Det er første gang man ser fossile prøver fra mennesker med bakterier som har antibiotikaresistens, lenge før vi begynte å produsere antibiotika industrielt, sier Cappellini.

Funnet peker på mikrobene i munnen som en viktig kilde for resistensgener, som kan utveksles mellom mange forskjellige bakterier. Og det kan ha betydning for forståelsen av hvordan problemer med resistente bakterier oppstår i våre dager.

Hva de spiste

I tillegg har forskerne funnet DNA fra den maten munkene spiste. De fant spor etter gris, kål og hvete.

Dette er interessant fordi vi vet ganske lite om hva folk spiste på denne tiden.

– Det kunne være utrolig interessant å undersøke tannstein fra neandertalere og mennesker som levde for 50 000 år siden eller mer, sier Enrico Cappellini.
Man kunne undersøke om de store endringene i kostholdet vårt i forbindelse med overgangen til landbruk har endret bakteriefloraen vår, og om det har betydning for helsen.

Kan ha betydning for folkehelsen

Her er den gamle tannsteinen forstørret 1000 ganger. Bildet avslører millioner av forsteinede bakterier, grampositive (blå) og gramnegative (røde). (Foto: Natallia Shved)
Her er den gamle tannsteinen forstørret 1000 ganger. Bildet avslører millioner av forsteinede bakterier, grampositive (blå) og gramnegative (røde). (Foto: Natallia Shved)

– Omkring 80 prosent av befolkningen opplever problemer med munnsykdommer i løpet av livet, og det kan tyde på at mikrobene i munnen fortsatt ikke er optimert til å være symbiotisk‚ sier Cappellini.

Vi har bare én celle for hver tiende bakteriecelle som lever på og inni kroppene våre. Det er tankevekkende at de lever i harmoni med våre egne celler, bortsett fra akkurat de i munnen.

Det kunne peke på en spesiell ubalanse, som potensielt kan ha stor betydning for folkehelsen – for eksempel vet man at det er en sammenheng mellom bakteriefloraen i munnhulen og risikoen for hjerte- og karsykdommer.

Proteiner mer stabile enn DNA

Den nye studien markerer et viktig skritt i et nytt felt, «paleo-proteomikk», som Cappellini og kollegene hans åpnet døren for i 2012 med en studie av 43 000 år gamle mammutproteiner.

De klarte å kartlegge over 100 forskjellige proteiner, langt flere enn det andre forskere har funnet tidligere.

Proteiner er mer stabile enn DNA, slik at man kan studere for eksempel slektskap dypere tilbake i tiden enn med DNA.

Folkesykdommenes utvikling

Men det kanskje mest interessante er at proteinene åpner en helt ny dør til forhistorien, siden forskerne kan få kunnskap om individets tilstand ut fra de prosessene som foregikk i kroppen.

Med munkenes tannstein viser forskerne nå hvordan proteinene kan avsløre sykdom og organismens reaksjon. Og i kombinasjon med fossilt DNA kan det bli et svært godt redskap for å studere hvordan store folkesykdommer som fedme og diabetes har utviklet seg gjennom historien.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.