Анархо-примитивизм полости рта. Как изучение зубного камня в тысячелетних останках помогает современной медицине

В XVI веке на территории современной Мексики произошло внезапное и резкое сокращение населения. После того, как европейцы завоевали эту территорию и привезли с собой болезнь, точный возбудитель которой был неизвестен, миллионы коренных жителей погибли. Не так давно группа ученых извлекла древнюю ДНК вируса из зубов жертв этой эпидемии, похороненных у больницы и часовни колониальной эпохи в Нью-Мексико. Анализ ДНК показал, что жертвы были инфицированы вирусом гепатита B и парвовирусом человека B19. Считалось, что эти вирусы европейского происхождения, однако биолог Мария Авила Аркос говорит, что, по новым данным, вирусы были привезены из Африки.

«Этих людей [африканцев] похитили, а затем поместили на переполненные корабли в совершенно нечеловеческие антисанитарные условия [способствовавшие быстрому распространению болезней], — говорит Авила Аркос. — Коренные жители Америки никогда раньше не сталкивались с этими вирусами, поэтому были чрезвычайно уязвимы. Именно завезенные болезни уничтожили значительную часть коренного населения».

Это открытие является одним из последних в области палеомикробиологии. Палеомикробиологи извлекают фрагменты микробной ДНК из многовековых скелетов, а затем реконструируют его, чтобы диагностировать заболевания или состояние организма через сотни и даже тысячи лет после смерти человека. Эти технологии способны изменить наше представление о прошлом.

Возьмем, к примеру, оспу — болезнь, от которой только в ХХ веке погибло около трехсот миллионов человек. Происхождение вируса, вызывающего оспу, всегда было неясным. Историки полагали, что вирус мог появиться примерно за 10 тысяч лет до нашей эры, но до недавнего времени не было никаких научных доказательств этого, а самый старый подтвержденный случай был датирован XVII веком — благодаря извлечению ДНК из литовской мумии.

В 2020 году аспирантка Кембриджского университета Барбара Мюлеманн и ее коллеги извлекли вирус оспы из зубов викингов, погибших около 600 года нашей эры.

Речь идет о скелетах из 11 захоронений в Дании, Норвегии, России и Великобритании. Оспу нашли и в многочисленных человеческих останках на острове Эланд у восточного побережья Швеции. Исследование представило явные доказательства того, что викинги распространяли оспу, часто перемещаясь по Европе и за ее пределами.

Анализ древней ДНК пролил свет и на происхождение чумы. Исследование 2015 года, в котором анализировалась ДНК зубов 101 скелета, показало, что бактерия, вызывающая чуму, распространялась среди людей за 3000 лет до первой задокументированной пандемии чумы. Исследователи обнаружили бактерии чумы в останках семи человек, самый старый из которых умер 5783 года назад.

Современная чума обычно передается через крыс, несущих зараженных блох, но до первого тысячелетия до нашей эры сама чумная бактерия не приобретала мутаций, необходимых для заражения блох. Вероятно, тогда чума распространялась через контакт между людьми, что приводило к менее серьезной легочной чуме. Как только бактерия приобрела способность заражать блох, она стала распространяться молниеносно, что привело к вспышкам бубонной чумы — пандемии, которая уничтожила половину населения Европы в XIV веке.

Реконструкция древней ДНК меняет наше отношение и к другой серьезной болезни: сифилису. Ранее считалось, что первая вспышка сифилиса в Европе произошла в 1495 году в Италии. Заболевание, передающееся половым путем, свирепствовало среди пехоты короля Франции Карла VIII, а после стремительно распространилось по Европе.

Поскольку вспышка произошла сразу после возвращения Колумба и его команды из первого трансатлантического путешествия, ранее большинство историков полагали, что сифилис завезли из Нового Света.

Эти представления стали пересматриваться в 2020 году, когда археолог Верена Шунеманн и ее коллеги извлекли ДНК девяти человек, чьи кости имели характерные для сифилиса поражения. Эти останки были обнаружены на кладбищах в Финляндии, Эстонии и Нидерландов. Исследователи обнаружили как минимум три отдельных штамма Treponema pallidum, возбудителя сифилиса, а также других заболеваний, таких как фрамбезия. Радиоуглеродное датирование скелетов и гробов подтвердило, что эти люди погибали в разные годы на протяжении XV века. Именно этот факт позволяет предположить, что сифилис циркулировал в Европе еще до возвращения Колумба.

«Распространение патогенов связано с торговыми путями, — говорит Шунеманн. — Для переноса болезней необходима определенная концентрация людей, поэтому мы склонны полагать, что эти болезни появились вместе с первыми городами. Это видно примере сифилиса, чумы и проказы: всякий раз, когда люди начинали путешествовать и торговать, они открывали новые возможности и для перемещения вирусов».

Вполне вероятно, что примерно 12 тысяч лет назад, когда люди впервые стали переходить на сельское хозяйство, они не контактировали друг с другом настолько часто, чтобы вызвать пандемию.

Зубной налет — прекрасное место для поиска древней ДНК.

Эта липкая субстанция, которая накапливается на зубах, если вы не чистите их должным образом, задерживает бактерии, что в конечном итоге приводит к кариесу и заболеваниям десен. Со временем налет минерализуется и затвердевает, сохраняя внутри себя ДНК древних бактерий и вирусов полости рта.

Расшифровка этого микробного генома дает ученым доступ к целой сокровищнице информации о здоровье наших предков.

Например, один международный медицинский проект использует зубной налет, чтобы написать историю лечения проказы в Средние века в Европе. Команда под руководством Эмануэлы Кристиани из Римского университета Сапиенца проанализировала зубной камень, найденный в останках на средневековых кладбищах Англии и Франции. На некоторых зубах были обнаружены следы имбиря, что позволяет предположить, что именно им они пытались лечить проказу. Например, Константин Африканский, известный врач XI века, писал о приготовлении пероральных средств, содержащих имбирь и другие травы, для облегчения боли в желудке, вызванной проказой. На теле некоторых погибших также была обнаружена ртуть, ее использовали для маскировки недостатков кожи и как обезболивающую мазь. Все это говорит о том, что больных не стигматизировали, а заботились о них.

В будущем эта технология секвенирования зубной ДНК сможет раскрыть, как выглядит микробиом полости рта — огромное и разнообразное скопление бактерий, архей и грибов, живущих внутри и вокруг рта человека. Эта информация могла бы рассказать нам о распространенности неинфекционных заболеваний (НИЗ) в древние времена. НИЗ — это хронические заболевания, которые не являются результатом действия какого-то одного инфекционного агента, например, болезни сердца, диабет, ревматоидный артрит и болезнь Альцгеймера.

В своей недавней статье Эбигейл Ганц, биоантрополог из Университета штата Пенсильвания утверждает, что, поскольку связи между микробиомом полости рта и НИЗ известны достаточно хорошо, мы сможем использовать древнюю микробную ДНК, чтобы узнать, страдали ли от этих заболеваний древние человеческие популяции.

Хотя их часто считают современными заболеваниями, вызванными нездоровым образом жизни, на самом деле мы понятия не имеем, в какой степени они были распространены в древности, поскольку подавляющее большинство НИЗ не оставляют никаких отличительных следов на скелете. Однако есть признаки того, что они присутствовали, хотя и не были так распространены, как сегодня.

«В древнеегипетской литературе есть описания болезней, очень похожих на диабет, например, там упоминается сладкий запах мочи, — говорит Ганц. — Существует предположение, что люди в прошлом жили недолго, но некоторые из них все-таки дожили до пожилого возраста и столкнулись с этими неинфекционными заболеваниями».

Ганц возглавляет проект «Древние системные заболевания», целью которого является раскрытие связи между древними микробиомами человека и наличием НИЗ. На данный момент они проанализировали скелеты 192 британцев, живших во времена от Средневековья до индустриального периода. Проект предполагает кропотливую расшифровку микробной ДНК в зубном налете с целью выяснить, какие бактерии и вирусы были у человека на момент смерти. Затем расшифровку сравнивают с известными маркерами заболеваний, отражающимися на скелете человека.

На скелетах можно обнаружить различные повреждения, указывающие на болезнь. Например, кариес или абсцессы на зубах свидетельствуют о пародонтозе. Можно обнаружить и признаки системного воспаления, взглянув на кости человека. Например, артрит порой приводит к их визуальной деформации.

«Кости — это живая материя, они меняются на протяжении всей жизни и поэтому будут иметь разные формы и текстуры в зависимости от уровня стресса», — говорит Ганц.

По завершении это исследование должно научить нас определять вероятность наличия у человека того или иного хронического заболевания. Это позволит отслеживать, как со временем менялись такие состояния, как артрит и ожирение, в том числе какое влияние оказали на эти состояния сельскохозяйственная революция, индустриализация и урбанизация.

Существуют веские основания полагать, что крутые перемены в жизни общества, такие как аграрная революция, оказали огромное влияние на здоровье человека. Например, исследование 2013 года, проведенное Лорой Вейрих, руководительницей Ганц, доцентом антропологии Университета штата Пенсильвания, показало, что микробиом полости рта наших предков менялся. Он стал более нездоровым после перехода от охоты и собирательства к земледелию.

Это открытие подчеркивает роль патогенов в истории человечества. Однако подобные исследования представляют не только исторический интерес. Их можно использовать и для улучшения здоровья современных людей. Одна из целей исследования Вейрих — это разработка методов трансплантации микробиома с целью замены нездорового микробиома полости рта на здоровый.

«Представьте себе день, когда вам не нужно будет чистить зубы, поскольку во рту будут микробы, не вызывающие заболеваний полости рта. Возможно, мы придем к этому, узнав, какие микробы были у людей во рту до широкого распространения современных заболеваний», — говорит Вейрих, и добавляет, что всегда хотела иметь зубы как у неандертальцев, потому что отменным здоровьем полости рта могло похвастаться большинство из них.