作者:冯丽妃 来源:中国科学报 发布时间:2021/6/30 16:21:35
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这名古人5000年前曾感染最早鼠疫
该鼠疫杆菌或经历千余年进化形成“黑死病”元凶

 

在一具有5000年历史的狩猎采集者遗骸中,研究人员发现了最古老的耶尔森氏鼠疫杆菌。这种细菌是导致14世纪黑死病的“元凶”,曾导致欧洲多达一半的人口死亡。

6月29日,发表在《细胞报告》上的一项基因分析显示,这种古老菌株可能不像中世纪菌株那样具有传染性,也不那么致命。

“最令人惊讶的是,鼠疫杆菌的出现比之前发表的研究结果还要早2000年。”论文通讯作者、德国基尔大学aDNA实验室主任Ben Krause-Kyora说,“看来我们真的很接近这种细菌的起源了。”

致命疾病缺乏少数基因

这名携带鼠疫杆菌的狩猎采集者是一个二三十岁的男子,名叫“RV 2039”。19世纪末,人们在当今拉脱维亚的Rinnukalns地区挖掘出两具古人遗骸,他就是其中之一。

不久之后,这两具遗骸消失了,直到2011年,它们作为德国人类学家Rudolph Virchow的收藏品再次出现。之后,研究人员又在该遗址发现了另外两处墓葬,共出土4具遗骸,这些人很可能来自同一群狩猎—捕渔—采集者。

Krause-Kyora团队使用所有4具遗骸的牙齿和骨骼样本,对其基因组进行了测序,然后测试了携带的细菌和病毒病原体。他们惊讶地发现RV 2039中存在鼠疫杆菌。

在重建了该细菌的基因组并将其与其他古老菌株进行比较后,研究人员确定RV 2039携带的鼠疫杆菌确实是迄今为止发现的最古老的此类菌株。它可能是约7000年前出现的一个细菌谱系的一部分,距离鼠疫杆菌从其前身假结核耶尔森菌分离出来只有几百年。

令人惊讶的是,我们已经在这个早期菌株中看到了或多或少的耶尔森氏鼠疫杆菌完整基因集,只有少数基因缺乏。但即使是基因的一个小变化也会对细菌毒性产生巨大影响。”Krause-Kyora说。

特别是,这种古老菌株缺少一个关键基因:最初让跳蚤充当传播媒介的基因。这种基因负责将细菌有效地传播给人类宿主,从而导致与中世纪黑死病患者长出充满脓包的淋巴结。以跳蚤为媒介的传播还需要人类宿主的死亡,这意味着这种基因的出现可能导致了相关疾病更致命。

RV 2039同时代的人是幸运的,因为鼠疫杆菌可能花了1000多年才获得跳蚤传播所需的所有突变。

低侵袭性感染?

目前,科学家尚不清楚RV 2039的健康在多大程度上受到了鼠疫的影响。

不过,研究人员认为他不太可能感染了高传染性呼吸道鼠疫。

首先,研究者在RV 2039的血液中发现了鼠疫杆菌,这意味着他很可能死于细菌感染——尽管这种疾病在他身上的发展过程可能相当缓慢。其次,他们观察到,RV 2039死亡时,血液中有大量的细菌,而且在以前的啮齿动物研究中,鼠疫杆菌的高细菌载量与侵袭性较低的感染有关。此外,RV 2039附近埋葬的人没有被感染,RV 2039也被精心地埋在坟墓里。

相反,他们认为,这个有5000年历史的菌株很可能是通过被感染的啮齿动物的咬伤直接传播的,而且可能没有传播到感染者之外。

“从动物传染给人类的孤立病例,也可以解释为何这些远古病患生活在不同社会环境。 我们在草原牧民、以狩猎采集为生的渔民和农民等社会中都能看到鼠疫——这些社会环境完全不同,但总有鼠疫病例自发发生。”Krause-Kyora说。

挑战人类文明发展理论

这次有关鼠疫杆菌早期可能是一种传播缓慢且传染性不强生物细菌的结论,挑战了许多关于欧洲和亚洲人类文明发展的理论。

譬如,一些历史学家认为,像鼠疫这样的传染病主要在黑海附近人口超过1万人的特大城市进化。然而,5000年前,也就是RV 2039生活的时代,远在大城市形成之前。相反,农业刚刚开始在中欧出现,当地人口非常稀少。

这个时间线,加上这种早期鼠疫菌株传染性较弱、致命性较低的特性,也与鼠疫导致新石器时代末期西欧人口大量减少的假设相矛盾。

研究人员认为,研究鼠疫杆菌的历史或有助于揭示人类基因组的历史。“不同的病原体和人类基因组总一起进化。我们知道鼠疫极可能在短时间内杀死一半的欧洲人,所以它应该会对人类基因组产生重大影响。”Krause-Kyora说,“但甚至在那之前,人体免疫基因在新石器时代末期就发生了重大变化,这可能折射出当时病原体格局的重大变化。”

相关文章链接:

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109278

 
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