克里斯蒂娜·瓦林納在她的辦公室裡見到的最好的牙齒，是那些牙釉質上固定著像利馬豆大小的牙菌斑塊的牙齒。瓦林納不是牙醫，儘管她使用一些相同的工具。她是俄克拉荷馬大學的人類學家，她對維京人和石器時代的農民進行了遲來了幾個世紀的牙齒清潔，以刮取關於人類曾經如何生活的細節。
新鮮、粘稠的牙菌斑會吸附口腔中的所有東西，當它硬化時，它可以包裹植物碎片、花粉、細菌、澱粉、肉類、木炭、紡織纖維等等。正如科學家最近了解到的，化石牙菌斑是考古記錄中DNA最豐富的來源。“古代DNA面臨的最大挑戰之一是缺乏足夠的可供研究的材料，”瓦林納說。牙菌斑消除了這個問題：它每毫克的核酸含量比任何其他已知來源高出100到1000倍。
瓦林納實驗室的首要任務是彙編一份DNA清單，該清單建立在博物館收藏和來自世界各地考古遺址的屍體上發現的牙菌斑基礎上。現在的目標是尋找越來越古老和多樣化的患者，以 выяснить 人類健康和飲食習慣在整個歷史中是如何變化的。
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三個牙菌斑專案
乳牙
如果沒有定期刷牙和使用牙線，牙菌斑會在牙齒上化石化，並充當個人飲食中短暫碎片的時間膠囊。例如，在牛奶紙盒進入垃圾箱很久之後，一種極其持久且豐富的牛奶蛋白，稱為β-乳球蛋白，可能仍然留在飲用者的牙齒上。瓦林納的實驗室在古代遺骸的牙菌斑中尋找這種蛋白質，以瞭解為什麼許多人類群體可以食用新鮮牛奶而不會生病，即使所有其他哺乳動物在嬰兒期後都缺乏消化牛奶的能力。對乳製品的耐受性在幾種不同的文化中出現，但科學家們爭論它最早在我們的物種中何時進化出來。牙菌斑分析可以揭示在考古遺址中究竟是誰在喝牛奶，以及這種液體來自哪種動物——是牛、綿羊還是駱駝。這種方法消除了一些其他考古方法的模糊性，例如在古代陶器上尋找牛奶脂肪。去年，瓦林納的團隊透過對歐洲和西南亞部分地區青銅時代早期的牙菌斑中的β-乳球蛋白進行測序，發現了飲用牛奶的第一個直接證據。現在，研究人員正在檢查來自新石器時代的牙菌斑樣本，那時人類首次馴養動物。
味覺淨化劑
無論一個人對口腔衛生的投入如何，每個人都在他的牙齒表面攜帶數百種細菌。去年，瓦林納和她的同事發現，儘管過去1000年中衛生和飲食發生了變化，但來自德國中世紀墓地的骨骼具有非常現代的口腔微生物群。中世紀的牙菌斑含有與牙周炎相關的細菌，牙周炎是一種常見的牙齦疾病，會導致牙齒脫落，並且在今天近50%的美國成年人中發生。為了更好地瞭解人類何時開始容易患上這種牙科疾病——以及它們可能如何與飲食、環境和文化等因素相關聯——瓦林納的實驗室現在正在刮取可以追溯到石器時代以及人類最近的近親黑猩猩的牙菌斑。
填補空缺
埋在凍土中的骨骼可以產生儲存非常完好的遺傳物質。迄今為止測序的最古老的完整基因組（70萬年）來自加拿大西北部永久凍土中發現的馬腿骨。已測序的最古老的人類基因組（45000年）是從西伯利亞發現的股骨中提取的。但並非所有生物樣本都在天然冷凍櫃中發現。緻密礦化的牙菌斑可能是冷凍區內外完整DNA的理想來源，因為它比多孔骨骼更堅硬。迄今為止，瓦林納的團隊已經可靠地從長達10000年的牙菌斑樣本中提取了DNA和蛋白質。現在，科學家們正在努力收集來自更久遠時代的遺傳物質。瓦林納知道的最古老的儲存完好的牙菌斑樣本超過800萬年，取自猩猩祖先的化石。