其他

死人的牙醫

硬化並成為化石的牙菌斑,讓我們更了解古人類的健康狀況和飲食習慣。

撰文/甘農 ( Megan Gannon )
翻譯/林圭偵

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死人的牙醫

硬化並成為化石的牙菌斑,讓我們更了解古人類的健康狀況和飲食習慣。

撰文/甘農 ( Megan Gannon )
翻譯/林圭偵


瓦瑞納(Christina Warinner)在辦公室見過「最棒的牙齒」,是在琺瑯質上附有大片如皇帝豆般大小牙菌斑的牙齒。瓦瑞納雖然使用了許多和牙醫相同的工具,但她不是牙醫,而是美國俄克拉荷馬大學的人類學者,她為數個世紀前的人類例如維京人,或石器時代的農夫,進行「潔牙」--刮出古人類曾經如何生活的細節。


新鮮而濕黏的牙菌斑能黏住嘴裡的任何東西,當它硬化後,便保存了各種微量的植物、花粉、細菌、澱粉、肉類、炭屑、織物纖維等物質,甚至更多東西。科學家近來也發現,變成化石的牙菌斑是所有考古證據中DNA含量最豐富的。


瓦瑞納表示,以往研究古人類DNA的一大挑戰是材料不足,而牙菌斑正好消除了這個難題,它比其他任何已知的來源,在每毫克中更富含100~1000倍的核酸。


瓦瑞納實驗室的一項優先任務,便是把世界各地博物館所收藏或從考古遺址發現的遺骸,其牙菌斑所含的DNA進行編序。目前這項計畫正在尋找更多不同時代的證據,並且增加「病患」的多樣性,以便能更清楚人類的健康狀況和飲食習慣如何演變。


牙菌斑化石研究三問


何時飲用乳汁


由於沒有規律刷牙和使用牙線,成為化石的牙菌斑便如同時空膠囊一般,保留了原本無法久存的人類飲食。例如,即使喝完牛奶很久之後,也會有一種非常持久且大量的蛋白質稱為β–乳球蛋白,留在飲用者口中。瓦瑞納的實驗室便是在古人類的遺骸上尋找這種可能殘留於牙菌斑的蛋白質,他們試圖了解為何許多人類族群可以飲用新鮮乳汁而不生病,不像其他哺乳類在初生時期之後就失去消化乳醣的能力。雖然有許多文化都能夠耐受乳製品,但科學家對於此種能力何時開始出現在我們這個物種中,有不同看法。分析牙菌斑正好可顯示考古遺址中有哪些古人類飲用了乳汁,以及這些乳汁來自何種動物,例如是牛、羊或駱駝。這樣的分析也勝過一些模稜兩可的方法,例如在古代陶器中尋找乳脂肪。去年瓦瑞納團隊藉由分析牙菌斑中的β–乳球蛋白,發現最早飲用乳汁的直接證據,在歐洲許多地方以及亞洲西南部可追溯至青銅器時代。現在研究人員正檢驗新石器時代的牙菌斑樣本,這也是人類最早馴養動物的時期。


何時出現牙周病


不論一個人如何勤於口腔保健,牙齒表面仍會藏匿數百種細菌。去年瓦瑞納和同事發現,儘管千年以來衛生和飲食已有所改變,來自德國一處中世紀墓園的遺骸,口腔中卻有著和現代一樣的微生物群落。這些中世紀的牙菌斑含有與牙周病相關的細菌,牙周病是導致現今將近50%美國成人牙齒脫落的常見牙齦疾病。為了更了解這種口腔疾病從何時開始影響人類,以及與飲食、環境和文化等因素的關聯,瓦瑞納的實驗室目前正從石器時代的牙齒上刮取牙菌斑,對象也擴及人類的現生近親黑猩猩上。


最古老的遺傳物質


埋藏於冰原之下的骨骸最能完好保存遺傳物質。目前為止,最古老(70萬年前)且完整的基因組序列,來自加拿大西北部永凍層中一具馬的腿骨;最古老的人類基因組序列(4萬5000年前),則擷取自西伯利亞發現的一段股骨。但也不是所有生物標本都能在天然的冷凍庫中找到。礦化程度密實的牙菌斑,由於比帶有孔隙的骨頭更為堅硬,不論是否保存於冰原,都可能是未受污染的DNA理想來源。至今,瓦瑞納的團隊已經自牙菌斑中擷取出一萬年前的DNA和蛋白質,科學家持續致力於蒐集更古老的遺傳物質。據瓦瑞納目前所知,保存牙菌斑最古老的樣本是年代比800萬年前更久遠的紅毛猩猩祖先化石。