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Mar. 21 2017

誰是尼安德塔人的牙醫?

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  • 誰是尼安德塔人的牙醫?

仔細觀察古代牙菌斑中的DNA,可以發現許多有趣的細節,止痛劑的證據只是其一。

在比利時發現於的尼安德塔人下頷骨,其中的基因線索有助我們了解古代飲食與牙垢的關聯。PHOTOGRAPH BY ROYAL BELGIAN INSTITUTE OF NATURE SCIENCES

尼安德塔人沒有防止牙結石生成的牙膏,真是太好了。

那些在我們看來難看的牙垢,對研究人類演化的微生物學者來說,如今都成了金礦。從尼安德塔人口中蒐集到的硬化牙菌斑帶有這種史前人族的飲食資訊,包含他們所吃的動、植物,此外,微生物殘餘也大量揭示了他們如何過活,甚至為何生病。研究人員從三具發現於比利時和西班牙的尼安德塔人下頷中,提取古代DNA和細菌,成果發表於3月8日的《自然》期刊。

我們如何對抗疾病

利用科學方法解開遺傳密碼,人類對藥物無止境的追尋,不僅造就了我們現代人,也打造未來的超級人類。

比利時的尼安德塔人飲食中有大量的肉類,根據是找到披毛犀與野生綿羊的DNA;而西班牙的的尼安德塔人似乎是吃素的,包含苔蘚類、松子和香菇。然而或許更有意思的是魏里奇(Laura Weyrich)團隊從鈣化牙斑菌中發現的豐富微生物。他們從這些史前人類身體內外的微生物群系(包括細菌和真菌)復原出了DNA。

「這讓我們對尼安德塔人的日常生活中接觸了多少包羅萬象的事物有些概念,包含疾病與他們用來治病的藥物。」魏里奇說。她是澳洲阿得雷德大學的微生物學家,也是主導這項研究的學者。例如,在西班牙El Sidrón出土的尼安德塔人,似乎曾受到某些菌株的折磨,並可能因此尋求藥用植物的治療。

這個西班牙人的口中可能因甲烷短桿菌(Methanobrevibacter oralis)的亞種而長了膿瘡。樣本中同時也發現的白楊可能提供了水楊酸(也就是阿司匹靈的活性成分)來緩解疼痛。這個尼安德塔人也同樣處理了另一個病原體──腸上皮細胞微孢子蟲(Enterocytozoon bieneusi)所導致的腹瀉和嘔吐問題,甚至可能利用能產生抗生素的黴菌來治療,在他牙齒中的植物體上就發現了來自盤尼西林屬(Penicillium rubens)的遺傳物質。

如何消化資料

事實上,利用觀察牙菌斑來尋找古代生活線索已經行之有年,這項研究的共同作者多柏尼(Keith Dobney)自1980年代以來就已經在利用類似的技術。但一直到了超大功率的顯微鏡和精確的遺傳學工具出現以後,研究人員才能更深入史前的牙菌斑,真正理解到潛藏的研究可能。

尼安德塔人的牙齒特寫,顯示牙結石在牙釉質上形成一層外殼。PHOTOGRAPH BY ROYAL BELGIAN INSTITUTE OF NATURE SCIENCES

更糟的是,魏里奇說,直到10到15年前,每遇有新樣本,博物館和實驗室循例仍會清除牙結石,因為科學家對牙齒本身的生長和磨損模式更感興趣。嚴格來說,尼安德塔人同時是肉食者和素食者,以及他們能夠利用植物自我治療這件事並非新的發現。這項研究只是支持了先前牙釉質中氮同位素測得的結果,他們的牙縫中也確有植物殘渣存在。

真正吸引魏里奇和她的研究團隊注意的是,這次的新資料顯示肉食和素食的尼安德塔人口中的微生物群系是截然不同的,兩者也均和現代人體內的微生物混合物不一樣。他們的飲食可能正是造成他們不同的原因,有了這些古代的參考依據以後,科學家如今對飲食如何隨時間影響微生物群系,以及這些如何塑造我們的演化便能有更好的追蹤。

魏里奇說:「觀察飲食間的變化如何導致微生物群系改變就現代醫學來說非常困難──你得找來數百萬人連續幾個月都吃一樣的東西」。「但如果以尼安德塔人為模型(他們因為生活限縮於一個地點,也只能利用當地的飲食)我們就能確認他們做了什麼而影響微生物群系。」

來自亞伯丁大學的考古學者多柏尼說,他希望能將農業盛行後的生物群落與史前做比較,這可以幫助我們對抗現代飲食中的有害的部分。多柏尼說:「微生物和我們一起演化了數百萬年,我們的生活中不能沒有它們。 」「肥胖、糖尿病──這些不是憑空而來。 這將能使我們對人口遷移和飲食變化如何影響人類社會有更深刻的認識。」這項研究甚至可為尼安德塔人最終為何滅絕提供新的線索。

深吻嗎?其中一具比利時尼安德塔人的骨骸。PHOTOGRAPH BY ROYAL BELGIAN INSTITUTE OF NATURE SCIENCES

「我們所觀察的比利時尼安德塔人已是最後活存的幾個,因此如果有任何跡象顯示攸關他們健康的微生物群系有所變化,那麼這將是我們希望看到的。」魏里奇說 。魏里奇的團隊也為4萬8000年前導致牙齦疾病的甲烷短桿菌做完整的基因定序,這也是迄今為止最古老的細菌基因定序。

他們發現這種菌株大約在12萬5000年前就有了,這也是智人和尼安德塔人被認為有混種的時間。由於在現代,這類細菌是經由唾液在人與人之間傳播,這也引發一個有趣的問題,智人和尼安德塔人在親密時刻如何互動。

魏里奇說:「繁殖過程經常被想像成是倉促、草率的,但這些口腔微生物卻都是通過接吻或共享食物傳播的。」 「這也是為什麼尼安德塔人口中的微生物可以透露更多關於他們可能如何與智人相處,而這只是一個在嘴裡的微生物!」雖然要確認那些細菌如何在人群間流動還有更多工作要做,但這個想法已引起新墨西哥大學的人類學者史特勞斯(Lawrence Straus)注意,他已研究歐洲的尼安德塔人45年了。

「發現有證據能證實特定的細菌從尼安德塔人流向智人實在是太棒了!」史特勞斯說。他也很高興看到先進的齒科技術能應用於其他古代人類的親戚:「也許有人會想試試從我們El Mirón紅女士的牙結石中提取細菌。」這具著名的紅色骨骸是一位1萬8700年前死於西班牙北部的女性。

撰文:Michelle Z. Donahue

編譯:林圭偵

 

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