ดีเอ็นเอบนฟันฟอสซิลให้ข้อมูลวิถีชีวิต สุขภาพ และโรคในอดีต
ในป่าฝนอันมืดมิดที่มีแมลงเม่าบินกระพือปีกและตะขาบคลาน เว็บสล็อต คริสตินา วารินเนอร์ได้ขุดโครงกระดูกแรกของเธอขึ้นมา ในทางเทคนิคแล้ว มันคือโครงกระดูกเต็มตัว บวกกับอีกสองตัวที่ไม่มีหัว ทั้งหมดนั่งและประดับประดาด้วยเครื่องประดับอันวิจิตร เพื่อสกัดกั้นผู้ปล้นสะดม เธอขุดค้นตลอดทั้งคืนในขณะที่เพื่อนร่วมทีมคนหนึ่งถือไฟและอีกคนฆ่าแมลงให้ได้มากที่สุด
ขณะที่วารินเนอร์ทำงาน คำถามที่ตอบไม่ได้เกี่ยวกับคนที่เธอขุดโครงกระดูกก็ผุดขึ้นมาในหัวของเธอ “คุณเรียนรู้อะไรได้อีกมากจากการมองด้วยตาของคุณเองที่โครงกระดูก” เธอกล่าว “ฉันเริ่มสนใจมากขึ้นในทุกสิ่งที่ฉันมองไม่เห็น เรื่องราวทั้งหมดที่โครงกระดูกเหล่านี้ต้องบอกซึ่งไม่สามารถเข้าถึงได้ในทันที แต่สามารถเข้าถึงได้ด้วยวิทยาศาสตร์”
เมื่ออายุได้ 21 ปี วารินเนอร์ก็ฟันของเธอบนการฝังศพที่ซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อที่ชาวมายาทิ้งไว้ในป่าฝนในเบลีซ วันนี้ เมื่ออายุ 37 ปี นักมานุษยวิทยาระดับโมเลกุลได้ขบเขี้ยวเคี้ยวฟันเพื่อสำรวจคำถามที่คล้ายกัน แบ่งเวลาระหว่างมหาวิทยาลัยโอคลาโฮมาในนอร์มันและสถาบันมักซ์พลังค์เพื่อวิทยาศาสตร์ประวัติศาสตร์มนุษย์ในเยนา ประเทศเยอรมนี
ในปี 2014 เธอและเพื่อนร่วมงานรายงานการค้นพบที่สร้างความฮือฮามากพอที่จะกลับมาสนใจทรัพยากรทางโบราณคดีที่หลายคนเลิกราไปเมื่อหลายสิบปีก่อน นั่นคือ คราบพลัคฟันหรือแคลคูลัส ดีเอ็นเอและโปรตีนโบราณในคราบจุลินทรีย์เป็นจุลินทรีย์ที่สามารถเปิดเผยความลับของมนุษย์ที่พวกเขาเคยอาศัยอยู่ได้ — สิ่งที่ผู้คนกิน สิ่งที่ทำให้พวกเขาป่วย บางทีแม้กระทั่งสิ่งที่พวกเขาทำเพื่อหาเลี้ยงชีพ
แบคทีเรียก่อตัวเป็นคราบจุลินทรีย์ที่สะสมเป็นแคลคูลัสตลอดชีวิตของบุคคล “มันเป็นส่วนเดียวของร่างกายคุณที่กลายเป็นฟอสซิลในขณะที่คุณยังมีชีวิตอยู่” วารินเนอร์กล่าว “มันยังเป็นสิ่งสุดท้ายที่จะสลาย”
แม้ว่าคราบจุลินทรีย์จะอุดมสมบูรณ์ในบันทึกทางโบราณคดี แต่นักวิจัยส่วนใหญ่มองว่าแคลคูลัสเป็น “อึที่คุณขูดออกจากฟันของคุณเพื่อศึกษามัน” Amanda Henry นักโบราณคดีจาก Leiden University ในเนเธอร์แลนด์กล่าว ด้วยข้อยกเว้นบางประการ นักชีววิทยาระดับโมเลกุลมองว่าแคลคูลัสเป็นแหล่ง DNA โบราณที่ด้อยคุณภาพ
แต่นักวิจัยสองสามคน รวมทั้ง Henry ได้พิจารณาแคลคูลัสสำหรับเศษอาหารที่เป็นเบาะแสที่อาจนำไปสู่อาหารโบราณ ด้วยแรงบันดาลใจจากภาพเมล็ดแป้งบางภาพของ Henry ที่เก็บรักษาไว้ในแคลคูลัส Warinner สงสัยว่าคราบพลัคอาจทำให้โครงสร้างแบคทีเรียที่ตายแล้ว หรือแม้แต่พิมพ์เขียวทางพันธุกรรมของแบคทีเรีย
เวลาของเธอไม่สามารถดีกว่านี้ได้
วารินเนอร์เริ่มการศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่ฮาร์วาร์ดในปี 2547 หลังจากการจัดลำดับจีโนมมนุษย์เสร็จสิ้น และเมื่อถึงเวลาที่เธอจากไปในปี 2553 ความพยายามในการสำรวจไมโครไบโอมของมนุษย์ก็เต็มเปี่ยม ในฐานะที่เป็น postdoc ที่มหาวิทยาลัยซูริก Warinner ตัดสินใจที่จะพยายามดึง DNA จากสิ่งสกปรกทางทันตกรรมที่ประเมินค่าไม่ได้ที่เก็บรักษาไว้บนฟันของโครงกระดูกยุคกลางทั้งสี่จากเยอรมนี
ตอนแรกผลที่ได้ก็หดหู่ใจ แต่เธอเก็บมันไว้ “ทีน่ามีบุคลิกที่มีความสนใจ อยากรู้อยากเห็น และมีแรงผลักดันอย่างมาก” เฮนรี่ตั้งข้อสังเกต วารินเนอร์หันมาใช้เครื่องมือใหม่ที่สามารถวัดความเข้มข้นของ DNA ในตัวอย่างที่ไม่เหนียวเหนอะหนะ ซึ่งเป็นควิบิตฟลูออโรมิเตอร์ ข้อความแสดงข้อผิดพลาดที่น่าประหลาดใจปรากฏขึ้น: DNA สูงเกินไป ปรากฎว่าแคลคูลัสทางทันตกรรมเต็มไปด้วยสารพันธุกรรม “ในขณะที่ผู้คนกำลังดิ้นรนเพื่อดึง DNA ของมนุษย์ออกจากตัวโครงกระดูกเอง มี DNA มากกว่า 100 ถึง 1,000 เท่าในแคลคูลัส” Warinner กล่าว “มันนั่งอยู่ที่นั่นในเกือบทุกคอลเลกชันโครงกระดูกที่ไม่มีใครแตะต้อง ไม่มีการวิเคราะห์”
เพื่อช่วยเธอตีความข้อมูล วารินเนอร์จึงรวบรวมกองทัพผู้ทำงานร่วมกันจากหลากหลายสาขาตั้งแต่ภูมิคุ้มกันวิทยาไปจนถึงเมตาเจโนมิกส์ เธอและเพื่อนร่วมงานพบโปรตีนและตัวอย่างดีเอ็นเอจำนวนหนึ่งจากแบคทีเรีย ไวรัส และเชื้อรา รวมทั้งเชื้อโรคในช่องปากหลายสิบชนิด ตลอดจนพิมพ์เขียวทางพันธุกรรมเต็มรูปแบบของสายพันธุ์Tannerella forsythia ในสมัยโบราณ ซึ่งยังคงติดเหงือกของผู้คนในปัจจุบัน ในปี 2014 ทีมของ Warinner ได้เปิดเผยแผนที่โดยละเอียดของโลกจุลินทรีย์ขนาดเล็กเกี่ยวกับฟันผุของโครงกระดูกเยอรมันเหล่านั้นในNature Genetics
ต่อมาในปี 2014 กลุ่มของเธอพบหลักฐานการบริโภคนมโดยใช้โปรตีนโดยตรงเป็นครั้งแรกในแผ่นโลหะของโครงกระดูกยุคสำริดตั้งแต่ 3000 ปีก่อนคริสตกาล การศึกษาเดียวกันนั้นเชื่อมโยงโปรตีนนมที่เก็บรักษาไว้ในแคลคูลัสของโครงกระดูกมนุษย์โบราณอื่นๆ กับสัตว์บางชนิด วิถีชีวิตอันยาวนาน
ลอร่า เวย์ริช นักจุลชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยแอดิเลดในออสเตรเลีย ซึ่งศึกษาเกี่ยวกับแคลคูลัสกล่าวว่า “การที่คุณบอกความแตกต่างระหว่างนมแพะกับนมวัวได้ เป็นเรื่องที่เหลือเชื่อ
ตั้งแต่นั้นมา วารินเนอร์ได้พบสิ่งแปลกปลอมมากมายและจบลงด้วยการซุ่มซ่อนจากเมล็ดงาดำไปจนถึงเม็ดสี ทีมของ Warinner ยังคงมองหาที่มาของการรีดนมและจุลินทรีย์ ในผลิตภัณฑ์นม แต่เธอก็แยกย่อยออกไปที่ปลายอีกด้านของสเปกตรัมการย่อยอาหารด้วย นักวิจัยกำลังมองหา DNA โบราณในสัตว์ดึกดำบรรพ์ซึ่งเป็นสิ่งที่ดูเหมือน – อุจจาระผึ่งให้แห้งหรือกึ่งซากดึกดำบรรพ์ มันไม่สดเหมือนคราบจุลินทรีย์ในบันทึกทางโบราณคดี แต่เธอสามารถค้นหาไซต์บางแห่งที่มีตัวอย่างที่เก็บรักษาไว้อย่างดีได้ ด้วยการตรวจสอบอาร์เรย์ของจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในอุจจาระและคราบจุลินทรีย์ของมนุษย์ในอดีตและญาติของพวกเขา Warinner หวังที่จะอธิบายลักษณะที่ชุมชนจุลินทรีย์ของเราเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาและวิธีที่พวกเขาเปลี่ยนเรา เว็บสล็อต
