고대 치석 분석을 통해 밝혀낸 일본 구강 미생물 군집의 지역적·역사적 변화

by 도호 대학교Toho University

이 그림은 새로 수집한 데이터와 기존에 발표된 데이터를 결합해 주로 에도 시대 사람들 치석dental calculus에서 추출한 고대 치석과 현대인 치석에서 추출한 치석의 구강 미생물 구성을 비교한 것이다. (사진 제공: 미즈노 후즈키 박사)

 
일본 연구진이 인체 유골 치석dental calculus에 보존된 DNA를 분석해 일본인의 구강 미생물oral microbiomes 군집이 시대에 따라 어떻게 변화해 왔는지 구명했다.

주로 에도 시대 사람들 치석과 현대인 치석에서 추출한 치석의 미생물 구성을 비교 분석한 결과 시대, 지역, 그리고 여러 구강 세균 종의 계통 발생과 관련된 차이점을 발견했다.

이번 연구 결과는 치석이 인류 역사와 인간과 미생물 간 관계를 연구하는 새로운 길을 열어줄 수 있음을 시사한다.

본 연구는 Scientific Reports에 게재되었다.

도호대학교, 도쿄대학교, 규슈대학교 및 공동 연구기관 연구진은 에도 시대(1603~1868) 일본인의 구강 미생물군을 인골에서 추출한 치석에 보존된 DNA를 분석하여 구명했다.

또한, 고대인과 현대인 치석 미생물 구성을 비교하고 시대, 지역, 그리고 여러 구강 세균 종 계통 발생과 관련된 차이점을 밝혀냈다.

더불어, 치주 질환 관련 고세균인 메타노브레비박터 오랄리스(Methanobrevibacter oralis, M. oralis) 계통 발생 분석을 통해 에도 시대 여성의 치아 변색(오하구로ohaguro)에서 발견되는 고세균이 동일한 계통군에 속한다는 사실을 확인했다.

이러한 연구 결과는 치석에 보존된 미생물 DNA가 과거 식습관, 지역적 차이, 문화적 관습, 그리고 인간과 미생물 간 관계 역사를 연구하는 데 새로운 단서를 제공할 수 있음을 시사한다.

구강 미생물 군집이 중요한 이유

인체는 입, 장, 피부를 포함한 모든 곳에 다양한 미생물을 품고 있다.

이러한 미생물 군집과 그 유전 정보를 통틀어 마이크로바이옴microbiome이라고 한다.

마이크로바이옴은 식습관, 위생, 생활 방식, 약물 복용 등의 요인에 따라 변화하며, 개인의 건강과 밀접한 관련이 있는 것으로 널리 알려져 있다.

특히 구강 미생물은 충치, 치주 질환과 같은 구강 질환뿐만 아니라 개인이 노출된 생활 환경과 식문화를 반영하기도 한다.

그러나 일본인의 구강 미생물 군집이 시간, 지역, 문화적 관습에 따라 어떻게 변화해 왔는지는 아직 완전히 밝혀지지 않았다.

치석에서 재구성한 M. oralis의 계통수. 이전에 오하구로ohaguro 흔적이 발견된 여성들은 B군에 속했다. 사진 제공: 미즈노 후즈키 박사

 
최근 연구자들은 고대 치아에 붙어 있는 치석을 이용하여 과거의 구강 미생물을 연구하는 사례가 늘고 있다.

치석은 치아에 쌓인 플라크plaque가 석회화한 것으로, 구강 미생물 및 당시 구강 내 다른 생물체의 DNA를 보존할 수 있다.

따라서 치석에 보존된 DNA는 과거 생활 방식과 건강 상태에 대한 귀중한 정보를 제공할 수 있다.

본 연구에서는 도쿄, 사이타마, 야마나시, 후쿠오카, 오키나와 등 일본 전역 고고학 유적과 고분에서 발굴된 에도 시대 인골 치석 샘플과 현대 치석 샘플을 수집 및 분석했다.

기존에 발표된 조몬 시대 및 기타 에도 시대 인골의 치석 데이터와 함께, 연구팀은 이러한 시대별 미생물 구성, 기능적 특성, 그리고 계통 발생학적 관계를 비교 분석했다.

인골의 치석은 토양 유래 미생물의 오염에 영향을 받을 수 있으므로, 본 연구에서는 기존 구강 미생물 데이터베이스를 활용하여 구강 기원 미생물에 초점을 맞춰 분석했다.

시간과 지역에 따른 차이

연구 결과 주로 에도 시대 사람들 치석에서 보존된 구강 미생물 군집은 현대인의 치석에서 발견된 군집과 구성이 다른 것으로 나타났다.

특히, 치주 질환과 관련된 고세균인 메타노브레비박터 오랄리스(Methanobrevibacter oralis, M. oralis)가 에도 시대 사람들 치석에서 빈번하게 검출되었다. 

혼슈-규슈 지역과 오키나와 지역 치석에서도 미생물 구성 차이가 관찰되었는데, 이는 지역별 생활 환경과 식습관이 구강 미생물 구성에 영향을 미쳤을 가능성을 시사한다. 

연구진은 또한 조몬 시대와 에도 시대 치석을 비교하여 여러 구강 세균 종의 계통 발생학적 차이를 발견했다.

이러한 결과는 일본의 인구 이동, 농업 도입, 식습관 변화 등 역사적 과정들이 인구뿐만 아니라 그들과 함께 산 미생물의 다양성에도 영향을 미쳤을 가능성을 시사한다. 

치아 흑화blackening에서 발견한 단서

이 연구는 특히 치주 질환 관련 고세균인 M. oralis의 계통 발생학적 분포에 초점을 맞추고, 에도 시대에 널리 행한 치아 흑화 관습인 오하구로ohaguro와의 관계를 조사했다.

분석 결과, M. oralis는 A군과 B군의 두 가지 주요 계통으로 나뉘는 것으로 나타났다.

또한, 오하구로의 흔적이 있는 여성들에게서 발견된 고세균은 모두 같은 A군에 속하여, 이 관습과 구강 미생물군 사이에 연관성이 있을 가능성을 시사한다. 

연구진은 또한 M. oralis의 유전자를 비교하고 철분 활용과 관련된 대사 유전자의 계통별 변이를 확인했다.

오하구로는 철분 함유 및 식물 유래 물질을 치아에 적용하는 것과 관련이 있기 때문에 구강 화학 환경의 차이는 특정 미생물 계통의 분포와 관련이 있을 수 있다.

이 링크를 직접 테스트하려면 치석의 화학적 분석과 함께 오하구로 흔적을 체계적으로 문서화해야 한다.

연구 결과에서 밝혀질 수 있는 것

이러한 발견은 치석에 보존된 미생물 DNA가 과거 건강 상태뿐만 아니라 식이, 지역적 변화, 문화적 관행, 인간과 미생물 간 관계 역사를 조사하기 위한 새로운 증거 소스가 될 수 있음을 보여준다.

치석의 화학적 분석 및 고고학 정보와 함께 더 넓은 시대와 지역의 샘플에 대한 향후 분석은 일본 사람들의 생활 방식과 미생물과의 관계를 더 자세히 재구성하는 데 도움이 될 수 있다.

Publication details
Insights into demographic and cultural influences on the oral microbiome from historical Japanese dental calculus, Scientific Reports (2026). DOI: 10.1038/s41598-026-55286-2

Journal information: Scientific Reports 
Provided by Toho University