牙结石所含菌群的种类及其构成,可以为我们探索古代人类和动物食谱和疾病及其变化打开一扇窗户。
早在1980年代,Dobney教授等学者已对古人类牙结石进行了先锋研究,他们在显微镜下观察溶解后牙结石中的物质,发现了大量花粉、动物毛发、植物纤维、植硅石和不明物质。但囿于技术有限,无法确定这些物质的具体种类和组成。随着近年来现代医学等学科对人体健康和细菌生态系统持续关注,以及古DNA技术的迅猛发展,为古代口腔菌群研究提供了双重支撑,进而取得了喜人的成果。
Dobney教授的团队通过比较现代黑猩猩、尼安德特人、狩猎采集人群、古代农业人群、欧洲中世纪人群和现代人群牙结石样本中的菌群,不仅发现灵长类动物和人类的口腔菌群之间有较为显著的差异,还发现在各历史阶段和地区、不同生计方式和饮食习惯的人群之间,口腔菌群中各菌种的比例也各不相同,由此便可以建立起长时段的饮食进化史:新石器时代开始,人们开始食用以谷物为主的碳水化合物和家养动物,古代农业人群和狩猎采集人群的口腔菌群从而出现了明显的区分;以农业为主要生计方式的欧洲中世纪人群,其口腔菌群和古代农业人群有部分的相似;工业革命以后,现代人的食谱以糖分、脂肪、碳水化合物的高摄入量为特征,大大改变了现代人的口腔菌群,导致了大量疾病的产生。
接着Dobney教授介绍了两个最新研究。第一个研究关注英国维京时期至中世纪晚期的人类牙结石口腔菌群。研究结果指示了两批拥有不同口腔菌群的人群,一组人群的口腔菌群由主要负责消化肉类和乳制品的菌种组成;而另一组人群的牙结石中辨别出了负责消化植物和高纤维食物的菌种。结合骨骼病理的研究成果和考古学背景,研究推测两类菌群可能与不同社会阶层人群摄入特定的食物有关,地位较高的人有机会摄入更多的肉类和乳制品,而社会阶层较低的人群摄入植物性食物偏多。
除了区分摄入食物的种类,口腔菌群或许还有助于区分人群的文化身份。
澳大利亚的白种人大多是英国殖民者的后代。Dobney教授的团队分析了19至20世纪来自欧洲(瑞士、德国、英国)和澳大利亚的人类牙结石,发现欧洲人群样本中和澳大利亚人的口腔菌群最为相似的正是英国人,这一研究结果与之前的认识相符。
讲到这里,Dobney教授提示大家,如果可以分析中国考古遗址出土人骨的牙结石菌群,是否能在以“水稻+猪”、或“粟黍+牛羊”或乳制品等为主要食物组合的人群之间做出区分,将会是个有趣的研究课题。
和人类一样,动物遗存的牙结石也能提供食谱的信息。尽管许多家养动物口腔中牙结石的保存情况并不理想,某些食性特殊的牛科动物却是例外。
牛科动物的牙骨质外堆积着黑色的条带状污渍,可能是被磨碎、压实了的植物遗存。于是,于是Dobney教授团队尝试分别从古西伯利亚野牛(现已灭绝)和现代美洲野牛的牙骨质和“牙渍”样本中,提取菌群的信息,结果在这些样本中找到了不仅找到了生活在口腔中菌群,还有来自呼吸道和消化道的细菌。由于牛这类动物的反刍特性,呼吸道和消化道中的菌群因此也进入了研究视野,这为我们探索家养动物的饲养方式提供了参考。