牙結石和牙齒同樣堅硬,牙齒是古代DNA 的大宗來源,牙結石中往往也保有許多 DNA,不少源自口腔微生物。這個 2023 年的論文調查古代牙結石,意外見到以前不知道會住在口腔的細菌。
Natural products from reconstructed bacterial genomes of the Middle and Upper Paleolithic
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這個論文由智人、尼安德塔人的牙結石取材,分析其中的 DNA。大部分樣本位於歐亞大陸西部與北非。
新獲得的 12 個樣本來自 4 到 10.2 萬年前的尼尼,34 個樣本來自 150 年到 3 萬年前的智人,18 個樣本來自當今的智人。以前發表過,這回提升品質的 23 個樣本,來自超過 8000 年的智人。
牙結石中能定序到許多古代DNA,有機會拼湊出不同微生物的基因組。總共獲得 459 個微生物的古代基因組,226 個比較完整,最古早有 10 萬年。
好幾款已知的口腔微生物出現在不同人口中。像是丙酸蛛菌(Arachnia propionica)、Flexilinea sp001717545、奇異口動菌(Lautropia mirabilis)。
出乎意料的是,9 人口中偵測到綠菌屬(Chlorobium)細菌的存在,包括 8 位智人與 1 位尼尼。他們的年代、地點差異很大,不過兩位 19 世紀的摩洛哥人以外,都超過 1 萬年。
以前知道的綠菌屬有好幾個物種,都是光合自營性(photolithoautotroph)、專性厭氧綠色硫細菌(obligate anaerobic green sulfur bacteria),通常在缺氧的水中行使光合作用,但是並非已知的口腔微生物。
遺傳上看來,古早人口腔中的綠菌屬細菌,和泥生綠菌(Chlorobium limicola)親戚關係最近,卻也有明顯差異。其中一位智人的細菌 DNA 差異較大,其餘都非常相似。古早綠菌似乎可以視為已經滅團,或是尚未採集到的 2 個新綠菌屬物種。
與泥生綠菌相比,古早綠菌有些生產、代謝的基因不同,它們大概適應不同的環境。論文實際測試一些古早綠菌的酵素基因,看看它們能做出什麼產品。最有趣的是丁內酯(butyrolactone),現今的綠菌都沒有這項產物,可是人類口腔內的古早綠菌有這項能力。
總之,這回新知道一群前所未知的綠菌屬細菌,出現在不同地點、年代人類的口腔中,遺傳差異很小,但是舊石器時代過後就消失惹。
綠菌屬細菌喜歡光線少少、厭氧的環境,像是不流動的死水。 論文推論,舊石器時代的人也許是在洞穴附近活動,喝水時讓這些綠菌進入口腔。後來生活方式改變,便不再有接觸機會。
短篇 舊石器時代牙結石,重現舊石器時代Chlorobium綠菌
尼安德塔人與穿越時代的腸道菌!與古代人共生,是怎樣的微生物?
新聞:
Lost’ microbial genes found in dental plaque of ancient humans
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