Christina Warinner: Tracking ancient diseases using ... plaque

Summary

El guion habla sobre la importancia del cálculo dental, una sustancia a menudo ignorada pero rica en información genética y proteica. Un genetista de la Universidad de Zúrich y su equipo internacional estudian el cálculo dental para entender mejor las vulnerabilidades evolutivas del cuerpo humano y su relación con enfermedades. A través de técnicas avanzadas de secuenciación de ADN antiguo y espectrometría de masas de proteínas, han descubierto una variedad de bacterias, proteínas inmunológicas y trazas dietéticas en el cálculo, lo que les permite reconstruir la interacción entre dieta, infección e inmunidad en el pasado. Este enfoque innovador abre una ventana a la historia evolutiva de la salud humana y sus enfermedades, desafiando a la audiencia a reconsiderar el valor de lo que dejan al alcance de sus dientes.

Takeaways

• 🧬 La genética arqueológica es una disciplina que estudia los orígenes y la evolución de la salud y las enfermedades humanas a través de la investigación genética en restos óseos y momificados de humanos antiguos.
• 🔍 Se busca entender las vulnerabilidades evolutivas del cuerpo humano para mejorar la gestión de la salud en el futuro.
• 🧬 La extracción de ADN humano de huesos antiguos permite reconstruir el genoma humano en puntos diferentes de la historia y buscar cambios relacionados con adaptaciones, factores de riesgo y enfermedades hereditarias.
• 🌐 Las principales desafíos de la salud hoy en día provienen de una interacción compleja entre la variación genética, la dieta, las micobiotas y parásitos, y la respuesta inmunitaria.
• 🦠 Las enfermedades importantes actuales tienen un componente evolutivo fuerte, relacionado con el cambio en el ambiente en el que vivimos comparado con el ambiente en el que evolucionaron nuestros cuerpos.
• 🦷 El cálculo dental, también conocido como tarro, es un material poco estudiado que se encuentra en todos los humanos y que puede proporcionar información valiosa sobre la dieta, las enfermedades intestinales y las micobiotas.
• 🔬 Los estudios previos se centraron en la microscopía del cálculo dental, encontrando elementos como polen, almidones vegetales, células de músculo de carne y bacterias.
• 🧬 La aplicación de tecnologías genéticas y proteómicas a los estudios del cálculo dental permite obtener una mejor resolución taxonómica y comprender mejor lo que estaba sucediendo.
• 🌐 Se han encontrado bacterias commensales y patógicas en los pasajes nasales y bucales, proteínas inmunitarias relacionadas con infección e inflamación, y proteínas y ADN relacionados con la dieta.
• 🌟 Una sorpresa fue descubrir bacterias que normalmente habitan los sistemas respiratorios superiores, proporcionando acceso virtual a los pulmones, donde residen muchas enfermedades importantes.
• 🧬 A través de la secuenciación del ADN antiguo y la espectrometría de masas de proteínas en el cálculo dental antiguo, se pueden generar grandes cantidades de datos para reconstruir un cuadro detallado de la interacción dinámica entre dieta, infección e inmunidad hace miles de años.
• 🔬 La investigación en el cálculo dental está proporcionando millones de secuencias que se pueden utilizar para investigar la historia evolutiva a largo plazo de la salud y la enfermedad humana, hasta el código genético de patógenos individuales.
• 🦷 Un pensamiento final para los arqueólogos del futuro: se ruega que piensen dos veces antes de cepillarse los dientes al regresar a casa.

Q & A

¿Qué es el pliegue dental y qué contiene?

El pliegue dental, también conocido como cálculo dental o tartar, es una placa mineralizada que se forma en los dientes y contiene bacterias, proteínas, y restos de la dieta, entre otros componentes.

¿Qué es un arqueólogo genético y qué hace?

Un arqueólogo genético es un especialista en la genética evolutiva que estudia los orígenes y la evolución de la salud y las enfermedades humanas a través de la investigación genética en restos óseos y momificados de humanos antiguos.

¿Cómo ayuda el estudio del cálculo dental a entender la salud humana antigua?

El estudio del cálculo dental permite obtener información sobre las dietas pasadas, las bacterias commensales y patógenas, las proteínas inmunológicas relacionadas con infecciones e inflamación, y así reconstruir la interacción entre dieta, infección e inmunidad en el pasado.

¿Por qué es importante el estudio de la genética evolutiva en la medicina?

El estudio de la genética evolutiva es importante porque ayuda a comprender las vulnerabilidades evolutivas del cuerpo humano, lo que puede mejorar y gestionar mejor nuestra salud en el futuro.

¿Qué son las coprolitas y qué información pueden proporcionar?

Las coprolitas son heces humanas fosilizadas que pueden proporcionar información valiosa sobre la dieta y las enfermedades intestinales de la antigüedad, aunque son muy raras.

¿Cómo se extrae y analiza el ADN humano de los huesos antiguos?

Se extrae el ADN humano de los huesos antiguos a través de técnicas de extracción y luego se reconstruye el genoma humano en puntos diferentes en el tiempo, buscando cambios relacionados con adaptaciones, factores de riesgo y enfermedades hereditarias.

¿Qué desafíos presenta el estudio de la salud humana en el pasado?

Los desafíos incluyen la limitada información de los esqueletos, la rareza de los mummies y coprolitas, y la necesidad de un enfoque holístico que abarque la genética, la dieta, las bacterias, los parásitos y la respuesta inmunitaria.

¿Qué es la espectrometría de masas de proteínas y cómo se utiliza en el estudio del cálculo dental?

La espectrometría de masas de proteínas es una técnica que identifica y cuantifica proteínas. Se utiliza para analizar el cálculo dental y obtener información sobre las proteínas relacionadas con la dieta, la infección e inflamación.

¿Cómo se aplican las tecnologías de secuenciación de ADN antiguo y espectrometría de masas de proteínas en el estudio del cálculo dental?

Se aplican estas tecnologías para generar grandes cantidades de datos que se pueden usar para reconstruir un cuadro detallado de la interacción dinámica entre dieta, infección e inmunidad en el pasado.

¿Qué información adicional se puede obtener del estudio del cálculo dental que no se pueda obtener de los esqueletos?

El estudio del cálculo dental proporciona acceso virtual a órganos como los pulmones y el intestino, que a menudo han desaparecido en los esqueletos, permitiendo investigar la evolución de enfermedades y patógenos.

¿Cómo puede influir el estudio del cálculo dental en la comprensión y tratamiento de enfermedades actuales?

Este estudio puede proporcionar información sobre cómo evolucionan los patógenos y por qué siguen enfermando a las personas, lo que puede ayudar a desarrollar tratamientos y estrategias de prevención más efectivos.

Outlines

00:00

🧬 Investigación genética en el cálculo dental

El primer párrafo presenta a un genetista arqueológico del Centro de Medicina Evolutiva de la Universidad de Zúrich, quien se enfoca en el estudio de los orígenes y la evolución de la salud y la enfermedad humana a través de la investigación genética en restos esqueléticos y momificados de humanos antiguos. El objetivo es comprender las vulnerabilidades evolutivas del cuerpo humano para mejorar la gestión de la salud en el futuro. Se describe la importancia de abordar la medicina evolutiva desde una perspectiva holística, considerando la interacción compleja entre la variación genética, la dieta, las micobacias y parásitos, y la respuesta inmunitaria. Se destaca la relevancia de estudiar el cálculo dental, un material poco investigado que contiene información valiosa sobre la dieta, las infecciones y la inmunidad de antiguos humanos. El descubrimiento de bacterias commensales y patógicas, proteínas inmunitarias y elementos relacionados con la dieta en el cálculo dental, ofrece una ventana a la evolución de las enfermedades y su relación con el ambiente en el que evolucionaron nuestros cuerpos.

05:00

🦠 El valor del cálido dental en la comprensión de la evolución de las enfermedades

El segundo párrafo enfatiza el valor del cálido dental (tartar) como fuente de información para la investigación de la salud humana a lo largo de la historia. El hablante insta a la audiencia a considerar el potencial de esta sustancia, que puede proporcionar una visión detallada de la interacción entre dieta, infección e inmunidad en el pasado. Además, se menciona la posibilidad de obtener acceso virtual a órganos como los pulmones y el intestino, que son clave en el estudio de enfermedades importantes. La aplicación de tecnologías de secuenciación de ADN antiguo y espectrometría de masas de proteínas en el cálido dental ha generado una gran cantidad de datos que permiten reconstruir el historial evolutivo a largo plazo de la salud y la enfermedad humana. El discurso concluye con una súplica a los arqueólogos futuros de valorar el cálido dental, sugiriendo que los asistentes piensen dos veces antes de cepillarse los dientes al regresar a casa.

Keywords

💡Dental plaque

La placa dental es una capa de bacterias, comida y desechos celulares que se forma en la superficie de los dientes. En el video, se menciona que la placa dental puede contener información valiosa sobre la dieta, las infecciones y la inmunidad de personas de la antigüedad, ya que se puede estudiar su ADN y proteínas para entender mejor la salud humana a través de los tiempos.

💡Evolución

La evolución se refiere a los cambios en las especies a lo largo del tiempo debido a la selección natural y otras fuerzas. En el contexto del video, la evolución se relaciona con la comprensión de cómo las enfermedades y los patógenos han cambiado a lo largo de los años y cómo esto afecta nuestra salud actual.

💡Genética

La genética es el estudio de cómo se transmiten las características de los padres a los hijos a través de los genes. En el video, la genética se utiliza para investigar el genoma humano a través del tiempo y para identificar cambios relacionados con adaptaciones, factores de riesgo y enfermedades heredadas.

💡Evolución médica

La medicina evolutiva es un campo interdisciplinario que busca entender la relación entre la evolución y la salud humana. En el video, se destaca cómo la medicina evolutiva puede ayudarnos a comprender mejor las vulnerabilidades evolutivas de nuestro cuerpo y a mejorar la gestión de nuestra salud.

💡Genoma humano

El genoma humano es el conjunto completo de ADN que contiene la información genética de una persona. En el video, se menciona que se puede reconstruir el genoma humano en diferentes puntos del tiempo para buscar cambios relacionados con la evolución y la salud.

💡Dientes

Los dientes son estructuras calcificadas en la boca que se utilizan para masticar la comida. En el video, se destaca que los dientes y la placa dental que se forma en ellos son un recurso valioso para la investigación genética y proteómica, ya que pueden contener restos de la dieta y de la microbiota oral.

💡Micobas

Las micobas son organismos unicelulares que son parte del reino de los monera y que incluyen a las bacterias. En el video, se menciona que se pueden encontrar micobas en la placa dental, lo que proporciona información sobre la microbiota oral y su relación con la salud.

💡Proteómica

La proteómica es el estudio de las proteínas en un organismo, incluyendo su estructura, función y expresión. En el video, la proteómica se utiliza para analizar las proteínas presentes en la placa dental, lo que puede revelar información sobre la inmunidad y las infecciones de antiguos humanos.

💡Inmunidad

La inmunidad es la capacidad del cuerpo para protegerse contra enfermedades y patógenos. En el video, se discute cómo los estudios de la placa dental pueden proporcionar información sobre cómo la inmunidad ha evolucionado y cómo se relaciona con las enfermedades actuales.

💡Patógenos

Los patógenos son organismos o sustancias que causan enfermedades. En el video, se menciona que se pueden estudiar los patógenos a través de la investigación genética y proteómica de la placa dental para comprender mejor su evolución y cómo afectan la salud humana.

💡Dientes de neandertales

Los dientes de neandertales son restos fósiles que proporcionan información sobre la evolución humana. En el video, se menciona que la placa dental también se encuentra en neandertales, lo que sugiere que estos estudios pueden ser aplicables a diferentes especies homínidas y no solo a humanos modernos.

Highlights

Estudiar el origen y la evolución de la salud y la enfermedad humana a través de la investigación genética en restos óseos y momificados de humanos antiguos.

Extraer ADN humano de huesos antiguos para reconstruir el genoma humano en puntos diferentes del tiempo.

Las principales desafíos de la salud hoy en día provienen de la interacción compleja entre variación genética, dieta, microbios y parásitos, y nuestra respuesta inmunológica.

Es necesario ir más allá de los estudios del genoma humano y adoptar un enfoque holístico de la salud humana en el pasado.

Los esqueletos son comunes, pero tienen información de salud limitada; los momios son una gran fuente de información pero están geográfica y temporalmente limitados.

Los coprolitos, o heces fosilizadas humanas, son extremadamente interesantes para aprender sobre dieta y enfermedades intestinales antiguas.

La placa dental, también conocida como cálculo dental, es un material poco estudiado que se encuentra en todas partes y en todas las épocas.

El cálculo dental se fosiliza como el resto del esqueleto, es abundante y se encuentra en todas las poblaciones y tiempos históricos.

Los estudios previos se centraron en la microscopie, encontrando polen, almido de plantas y células musculares de carnes en el cálculo dental.

La aplicación de tecnologías genéticas y proteómicas al cálculo dental para extraer ADN y proteínas.

Se pueden identificar bacterias comensales y patógenas, proteínas inmunológicas relacionadas con infección e inflamación, y sustancias relacionadas con la dieta.

Se ha encontrado bacterias que habitan normalmente los sistemas respiratorios superiores, proporcionando acceso virtual a los pulmones.

También se han encontrado bacterias que habitan el intestino, permitiendo acceso a este sistema orgánico distante que ha descompuesto en los esqueletos.

El uso de secuenciación de ADN antiguo y espectrometría de masas de proteínas en el cálculo dental puede generar grandes cantidades de datos.

Estos datos se pueden usar para reconstruir una imagen detallada de la interacción dinámica entre dieta, infección e inmunidad hace miles de años.

La investigación en cálculo dental está generando millones de secuencias para investigar la historia evolutiva a largo plazo de la salud y la enfermedad humana.

Este estudio puede enseñarnos cómo evolucionan los patógenos y por qué siguen haciendonos enfermos.

Se aboga por el valor del cálculo dental en la investigación y se pide a la audiencia que piensen dos veces antes de cepillarse los dientes, en beneficio de los arqueólogos futuros.

Transcripts

Have you ever wondered

what is inside your dental plaque?

Probably not, but people like me do.

I'm an archeological geneticist

at the Center for Evolutionary Medicine

at the University of Zurich,

and I study the origins and evolution of human health and disease

by conducting genetic research

on the skeletal and mummified remains of ancient humans.

And through this work, I hope to better understand

the evolutionary vulnerabilities of our bodies,

so that we can improve

and better manage our health in the future.

There are different ways to approach evolutionary medicine,

and one way is to extract human DNA

from ancient bones.

And from these extracts,

we can reconstruct the human genome at different points in time

and look for changes that might be related to adaptations,

risk factors and inherited diseases.

But this is only one half of the story.

The most important health challenges today

are not caused by simple mutations in our genome,

but rather result from a complex and dynamic interplay

between genetic variation,

diet, microbes and parasites

and our immune response.

All of these diseases

have a strong evolutionary component

that directly relates to the fact

that we live today in a very different environment

than the ones in which our bodies evolved.

And in order to understand these diseases,

we need to move past studies of the human genome alone

and towards a more holistic approach

to human health in the past.

But there are a lot of challenges for this.

And first of all, what do we even study?

Skeletons are ubiquitous; they're found all over the place.

But of course, all of the soft tissue has decomposed,

and the skeleton itself

has limited health information.

Mummies are a great source of information,

except that they're really geographically limited

and limited in time as well.

Coprolites are fossilized human feces,

and they're actually extremely interesting.

You can learn a lot about ancient diet and intestinal disease,

but they are very rare.

(Laughter)

So to address this problem,

I put together a team of international researchers

in Switzerland, Denmark and the U.K.

to study a very poorly studied, little known material

that's found on people everywhere.

It's a type of fossilized dental plaque

that is called officially dental calculus.

Many of you may know it by the term tartar.

It's what the dentist cleans off your teeth

every time that you go in for a visit.

And in a typical dentistry visit,

you may have about 15 to 30 milligrams removed.

But in ancient times before tooth brushing,

up to 600 milligrams might have built up on the teeth

over a lifetime.

And what's really important about dental calculus

is that it fossilizes just like the rest of the skeleton,

it's abundant in quantity before the present day

and it's ubiquitous worldwide.

We find it in every population around the world at all time periods

going back tens of thousands of years.

And we even find it in neanderthals and animals.

And so previous studies

had only focused on microscopy.

They'd looked at dental calculus under a microscope,

and what they had found was things like pollen

and plant starches,

and they'd found muscle cells from animal meats

and bacteria.

And so what my team of researchers, what we wanted to do,

is say, can we apply

genetic and proteomic technology

to go after DNA and proteins,

and from this can we get better taxonomic resolution

to really understand what's going on?

And what we found

is that we can find many commensal and pathogenic bacteria

that inhabited the nasal passages and mouth.

We also have found immune proteins

related to infection and inflammation

and proteins and DNA related to diet.

But what was surprising to us, and also quite exciting,

is we also found bacteria

that normally inhabit upper respiratory systems.

So it gives us virtual access to the lungs,

which is where many important diseases reside.

And we also found bacteria

that normally inhabit the gut.

And so we can also now virtually gain access

to this even more distant organ system

that, from the skeleton alone,

has long decomposed.

And so by applying ancient DNA sequencing

and protein mass spectrometry technologies

to ancient dental calculus,

we can generate immense quantities of data

that then we can use to begin to reconstruct a detailed picture

of the dynamic interplay

between diet, infection and immunity

thousands of years ago.

So what started out as an idea,

is now being implemented

to churn out millions of sequences

that we can use to investigate

the long-term evolutionary history of human health and disease,

right down to the genetic code of individual pathogens.

And from this information

we can learn about how pathogens evolve

and also why they continue to make us sick.

And I hope I have convinced you

of the value of dental calculus.

And as a final parting thought,

on behalf of future archeologists,

I would like to ask you to please think twice

before you go home and brush your teeth.

(Applause)

Thank you.

(Applause)