研究發現5000年前古人感染最早鼠疫,缺跳蚤傳播關鍵基因
2021年07月01日21:03

原標題:研究發現5000年前古人感染最早鼠疫,缺跳蚤傳播關鍵基因

鼠疫,是一種由鼠疫耶爾森菌借鼠蚤傳播為主的烈性傳染病,歷史上曾是導致高死亡率的大流行病。十四世紀時被稱為“黑死病”,當時殺死了歐洲多達一半的人口。在最近報導的一項研究中,研究人員在一具有5000年歷史的狩獵採集者遺骸中,發現了最古老的耶爾森氏鼠疫杆菌。

6月29日,細胞出版社(Cell Press)旗下期刊Cell Reports在線發表的一項基因分析顯示,發現的這種古老菌株可能不像中世紀菌株那樣具有傳染性,也不那麼致命。研究團隊來自德國基爾大學、瑞典哥德堡大學、拉脫維亞大學、塔爾圖大學。

“最令人驚訝的是,鼠疫杆菌的出現比之前發表的研究結果還要早2000年。”論文通訊作者、德國基爾大學aDNA實驗室主任Ben Krause-Kyora說,“看來我們真的很接近這種細菌的起源了。”

研究顯示,這個攜帶鼠疫杆菌的狩獵採集者是一名20-30歲的男子,名叫“RV 2039”。19世紀末,人們在當今拉脫維亞的Rinnukalns地區挖掘出兩具古人遺骸,他就是其中之一。不久之後,這兩具遺骸消失了,直到2011年,它們作為德國人類學家Rudolph Virchow的收藏品再次出現。之後,研究人員又在該遺址發現了另外兩處墓葬,共出土4具遺骸,這些人很可能來自同一群狩獵—捕魚—採集者。

Krause-Kyora團隊使用所有4具遺骸的牙齒和骨骼樣本,對其基因組進行了測序,然後測試了攜帶的細菌和病毒病原體。他們驚訝地發現RV 2039中存在鼠疫杆菌。

在重建了該細菌的基因組並將其與其他古老菌株進行比較後,研究人員確定RV 2039攜帶的鼠疫杆菌確實是迄今為止發現的最古老的此類菌株。它可能是大約7000年前出現的一個細菌譜系的一部分,距離鼠疫杆菌從其前身假結核耶爾森菌分離出來只有幾百年。

“令人驚訝的是,我們已經在這個早期菌株中看到了或多或少的耶爾森氏鼠疫杆菌完整基因集,只有少數基因缺乏。但即使是基因的一個小變化也會對細菌毒性產生巨大影響。”Krause-Kyora說。

特別是,這種古老菌株缺少一個關鍵基因:最初讓跳蚤充當傳播媒介的基因。這種基因負責將細菌有效地傳播給人類宿主,從而導致與中世紀黑死病患者長出充滿膿包的淋巴結。以跳蚤為媒介的傳播還需要人類宿主的死亡,這意味著這種基因的出現可能導致了相關疾病更致命。

值得注意的是,從RV 2039開始,鼠疫杆菌可能花了1000多年才獲得跳蚤傳播所需的所有突變。研究稱,目前還不清楚RV 2039的健康在多大程度上受到了鼠疫的影響。

研究人員表示,在RV 2039的血液中發現了鼠疫杆菌,這意味著他很可能死於細菌感染,儘管這種疾病在他身上的發展過程可能相當緩慢。研究人員觀察到,RV 2039死亡時,他的血液中有大量的細菌,而且在以前的囓齒動物研究中,鼠疫杆菌的高細菌載量與侵襲性較低的感染有關。

此外,RV 2039附近埋葬的人沒有被感染,RV 2039也被精心地埋在墳墓裡,因此,研究人員認為他不太可能感染了高傳染性呼吸道鼠疫。

相反,研究人員推測,這個有5000年歷史的菌株很可能是通過被感染的囓齒動物的咬傷直接傳播的,而且可能沒有傳播到感染者之外。“從動物傳染給人類的孤立病例,也可以解釋為何這些遠古病患生活在不同社會環境。我們在草原牧民、以狩獵採集為生的漁民和農民等社會中都能看到鼠疫。這些社會環境完全不同,但總有鼠疫病例自發發生。”Krause-Kyora說。

研究人員認為,研究鼠疫杆菌的歷史可能有助於揭示人類基因組的歷史。“不同的病原體和人類基因組總一起進化。我們知道鼠疫極可能在短時間內殺死一半的歐洲人,所以它應該會對人類基因組產生重大影響。”Krause-Kyora說,“但甚至在那之前,人體免疫基因在新石器時代末期就發生了重大變化,這可能折射出當時病原體格局的重大變化。”

論文鏈接:https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)00645-8

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