牙齿问题困扰人类已久，但最近发现并分析的两颗4000年前的牙齿揭示了我们口腔中的细菌是如何随时间变化的。这些牙齿是在爱尔兰利默里克郡基卢拉格的一个石灰岩洞穴中与其他人骨遗骸一起发现的，它们帮助研究人员拼凑出了一段口腔健康的时间线。他们的发现已发表在《分子生物学与进化》杂志的一篇新论文中。
尽管牙齿化石及其DNA通常保存完好，并受到考古学家的珍视，但在中世纪之前的牙齿中发现完整的口腔细菌全基因组是很少见的。因此，要辨别历史上口腔健康的程度，包括起重要作用的饮食变化，一直很困难。然而，来自石灰岩洞穴的这两颗牙齿——都属于同一个青铜时代男性——现在为研究人员提供了对古代口腔微生物群的更深入了解。
蛀牙的早期迹象
采集的牙齿没有表现出龋齿（牙齿腐烂的另一种说法）的迹象，但其中一颗牙齿含有大量的变形链球菌（S. mutans），这种细菌被认为是蛀牙的主要原因。这让研究人员感到惊讶，因为变形链球菌在古代基因组记录中很少被发现。它的缺席可以解释为它倾向于产生酸，这种酸不仅会导致牙齿腐烂，还会分解DNA，阻止牙菌斑矿化。
“我们非常惊讶地在这颗4000年前的牙齿中发现了如此大量的变形链球菌，”Trinity College Dublin 的助理教授、该研究的资深作者Lara Cassidy说。“这是一个极其罕见的发现，表明此人生前患蛀牙的风险很高。”
研究人员认为，洞穴凉爽、干燥和碱性的条件可能很好地保存了变形链球菌的DNA。但他们也认为，变形链球菌的大量存在可能表明存在菌群失调，即细菌组成失衡；虽然在牙齿样本中变形链球菌的DNA含量很高，但没有发现其他链球菌属的细菌，这意味着变形链球菌已经战胜了它们。
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比较过去和现在的口腔细菌
这项研究似乎支持了我们古代祖先的微生物群比我们现在的微生物群更加多样化的观点。研究人员重构了两种牙龈疾病相关细菌——尖叶菌（T. forsythia）——的基因组，发现它们之间存在巨大差异，这也支持了这一观点。
“来自同一颗古老口腔的这些菌株，彼此之间的遗传差异比我们数据集中任何一对现代菌株都要大，尽管这些现代样本来自欧洲、日本和美国，”该研究的第一作者、博士生Iseult Jackson说。“这很有趣，因为生物多样性的丧失可能对口腔环境和人类健康产生负面影响。”
根据研究人员的说法，重构的尖叶菌和变形链球菌的基因组反映了过去750年里口腔微环境的巨大变化。与古代尖叶菌菌株的多样性形成对比的是，在近几个世纪里，只有一个谱系的细菌通过获得相对于其他菌株的遗传优势而占了主导地位。
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糖如何重塑我们的口腔微生物群
自公元1500年（近代早期开始）以来，随着糖成为人类饮食中流行的主要成分，变形链球菌也经历了谱系扩张和基因含量的变化。如今，变形链球菌的种群比尖叶菌更加多样化。
“变形链球菌非常擅长在菌株之间交换遗传物质，”Cassidy说。“这使得一个有利的创新能够在变形链球菌的各个谱系中传播，而不是一个谱系占据主导地位并取代所有其他谱系。”
两种细菌随时间的变化最终为我们呈现了从过去到现在口腔健康的更清晰图景。看来，在很大程度上，我们对糖的热爱导致了我们口腔微生物群的转变。
文章来源
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Lara Cassidy。Trinity College Dublin助理教授，资深研究作者
EMBO reports。肠道变化假说
Iseult Jackson。博士候选人，第一研究作者
