Alter Zahnstein – neue Einblicke in die Evolution der Mundflora

Zahnstein – ein lästiges Übel? Nicht nur das: Alte Zahnsteinproben sind eine wertvolle Quelle für Informationen über unsere Mundflora und ihre Entwicklung. So hat ein Forscherteam von Eurac Research und der Universität Trient den Zahnstein von rund zwanzig menschlichen Skelettresten aus Südtirol und dem Trentino von der Jungsteinzeit bis zum frühen Mittelalter untersucht. Das Team entdeckte zwei bislang unbekannte Arten eines verbreiteten Mikroorganismus in unserem Körper namens Methanobrevibacter. Dank der Anwendung einer in der Mumienforschung noch nicht etablierten Methode konnte die Forschergruppe zudem aufzeigen, dass auf einer zeitlichen Achse von 50.000 Jahren die Vielfalt dieses Organismus in unserer Mundflora in den letzten Jahrhunderten stark abgenommen hat.

Die meisten der untersuchten Individuen – ihre Überreste stammen aus Gräberfeldern im Trentino und in Südtirol und sind ca. 5.500 bis 1.000 Jahre alt – wiesen Erkrankungen im Mund auf, vor allem Parodontitis, also eine bakterielle Entzündung des Zahnbettes. Die Zähne wurden nicht wie heute geputzt, daher wiesen sie auch große Mengen an Zahnstein mit gut erhaltener DNA auf. Diese analysierte die Forschergruppe und konzentrierte sich vor allem auf den Hauptvertreter, der im Zahnstein im Überfluss und in großer Vielfalt vorhanden war: Methanobrevibacter, ein Mikroorganismus der Domäne der Archaeen, der im menschlichen Verdauungstrakt und auch heute noch in der Mundflora verbreitet ist.

Um die Vielfalt dieser Gattung zu untersuchen, entschied sich das Team für einen neuen methodischen Ansatz, nämlich gesamte Genome der vorhandenen Varianten des Methanobrevibacter zu entschlüsseln. Zusätzlich zu den Skelettresten arbeiteten sich die Forscher auch durch 82 in Studien veröffentlichte Zahnstein-Datensätze – unter anderem von einem Neandertaler-Fund –, insgesamt analysierten sie also 102 Zahnsteinproben aus 50.000 Jahren, acht Ländern und drei Kontinenten. „Wir haben die Methode zum ersten Mal so konsequent und in dieser Breite angewandt und wussten nicht, worauf wir stoßen würden“, erklärt die Mikrobiologin Lena Granehäll, Hauptautorin der Studie. „Es war ein Aha-Erlebnis, als uns dann klar wurde, dass wir zwei völlig neue Arten des Methanobrevibacter entdeckt hatten und damit auch eine genetische Vielfalt dieses Mikroorganismus aufzeigen konnten, die bislang nicht bekannt war. Dabei sind keine geografischen Muster erkennbar, alle Arten kamen bei den Proben sowohl in Europa, als auch Asien und Amerika vor.“ Dem Forscherteam zeigte sich aber in zeitlicher Hinsicht eine deutliche Tendenz: Während die neuentdeckten Arten sich als „ältere“ Vertreter des Methanobrevibacter herausstellten und in den ältesten Zahnsteinproben bis hin ins Spätmittelalter durchwegs präsent waren, wurden sie ab diesem Zeitpunkt von einer einzigen Art abgelöst. In den Proben ab dem Mittelalter fehlen die älteren Vertreter vollkommen.