Чума - один из самых печально известных убийц в истории, но, похоже, мы недооценили ее ужасные потери. Данные ДНК свидетельствуют о том, что вызывающие чуму бактерии заразили людей на тысячи лет раньше, чем считалось ранее, и, вероятно, стали причиной бесчисленных смертей.
Связанный контент
- Спросите у Смитсоновского института: ожидается ли очередной вспышка чумы в мире?
- Посмотрите, как чума пронеслась по Лондону
- Пандемия чумы может быть обусловлена климатом, а не крысами
Исследование генома также показывает многое о том, как чума превратилась из относительно доброкачественной бактерии в эффективного убийцу, который может нанести ущерб всему земному шару.
Три разрушительных вспышки ранее были связаны с чумой историческими записями и исследованиями ДНК. Первая пандемия началась с чумы Юстиниана около 541 г. н.э. и убила до 100 миллионов человек. Вторая пандемия включала в себя «Черную смерть 14-го века», в результате которой погибли от 30 до 50 процентов европейцев. А третья пандемия, возникшая в Китае в 1850-х годах, продолжалась до середины 20-го века.
Но когда исследователи секвенировали ДНК из зубов людей бронзового века из Евразии, они обнаружили генетические признаки бактерии, вызывающей чуму Yersinia pestis, у 7 из 101 обследованного человека. Это означает, что чума заразила людей по крайней мере 4800 лет назад - примерно на 3300 лет раньше, чем известно из исторических данных.
Примечательно, что команда также обнаружила, что в те первые века бактерия еще не приобрела крошечные, но ключевые генетические мутации, которые породили легендарные бедствия.
«Чумная бактерия очень похожа на своего предка, бактерию Y. pseudotuberculosis», - объясняет соавтор Саймон Расмуссен из Технического университета Дании. «Но этот предок не так вреден. Если ты съешь это, тебе будет плохо, но ты не умрешь от этого. Так как же бактерия, которая вредна, но не смертельна, может превратиться в одну из самых смертоносных из когда-либо существовавших для человека? »
Исторические пандемии чумы, такие как «Черная смерть», были в основном распространены, когда люди жили в тесном контакте с крысами, носящими зараженных блох. Когда блоха пьет кровь зараженного животного, чумные бактерии попадают в кишку блох, где они не только растут, но и блокируют кишечник, так что блоха становится чрезвычайно голодной. Это побуждает блох протягивать руку и кусать больше хозяев - и тем самым доставлять больше бактерий чумы.
Жертвы чумы, еще в железном веке, были заражены бактериями Y. pestis, у которых есть ген мышиного токсина Yersinia, или ymt, который необходим для выживания вредителя в кишечнике блох. Но новый анализ генов, появившийся на этой неделе в Cell, показывает, что у бактерий бронзового века этой мутации не было, что помогло определить жизненно важный эволюционный момент.
«Здесь мы можем прямо определить, когда это произошло, когда бактерии перешли от неспособности жить блохами к этой очень важной части их образа жизни. Это многое говорит нам о том, как патогенные бактерии превращаются в еще более опасные », - говорит Расмуссен.
Сканирующая электронная микрофотография изображения блох. (Центры по контролю и профилактике заболеваний) Расмуссен отмечает, что у более древних бактерий также отсутствовала мутация, которая позволяла инфекции распространяться из легких в другие ткани, такие как лимфатические узлы.
«В то время у нас была какая-то промежуточная чума», - говорит он. «Эти штаммы бронзового века не могли вызвать бубонную чуму, но они вызвали септическую чуму в крови и легочную чуму в легких, которую вы можете передавать по воздуху всякий раз, когда чихаете или кашляете».
Ранее в этом году Уиндхем Лэтем, микробиолог из медицинской школы Северо-Западного университета им. Файнберга, и его коллеги опубликовали исследование, показывающее, как не смертельные бактерии могли стать чумой. Они использовали мышиные модели инфекции Y. pestis, чтобы показать, что бактерия первоначально вызывала респираторную форму заболевания, прежде чем приобрела мутации, которые вызывали бубонную чуму и передачу блох.
«Итак, что меня взволновало, прочитав это исследование, так это то, что у нас теперь есть доказательства, подтверждающие эту гипотезу», - говорит Лэтем. «Если эти штаммы бронзового века не могут быть переданы блохами, но все же заражают людей, то какое заболевание они могут получить? Я думаю, очень вероятно, что это будет легочная чума ».
Нельзя сказать, что версия болезни Бронзового века была менее опасной, добавляет Расмуссен. «Когда вы заболели легочной чумой, это почти на 100 процентов смертельно. Даже сегодня вы должны лечиться в течение 24 часов или просто до свидания. Тогда, конечно, это было так же смертельно, и люди даже не знали, что они заразились болезнью или откуда она взялась. Должно быть, это было действительно страшно »
Тем не менее, воздушная передача, вероятно, была неспособна вызвать такие массовые эпидемии, о которых позже узнала история, возможно, убив в масштабах деревень, а не на разных континентах, предполагает Дэвид Вагнер из Университета Северной Аризоны, который недавно работал над секвенированием генома Y. pestis из Чума Юстиниана шестого века.
«Когда я думаю о чуме, я думаю о ней как о болезни грызунов и блох», - говорит он. «Но что означал тот факт, что у него не было блохи, передаваемой при заболеваниях людей? Это, вероятно, означало, что это было менее распространено, и я думаю, что это говорит о важности передачи блох во время великих пандемий ».
В марте этого года археолог работает на месте массового захоронения под парижским супермаркетом, где могут находиться жертвы Черной смерти. (PHILIPPE WOJAZER / Reuters / Corbis) Расмуссен и его коллеги также использовали свои данные, чтобы проследить чуму до ее генетических корней. Согласно их расчетам, общий предок всех известных штаммов Y. pestis был частью человеческой истории 5783 года назад.
«Этот возраст действительно совпадает со временем, когда люди начинают жить в городах, - отмечает Расмуссен. - Это своего рода среда плавления, где много людей и животных в домах, и очень плохая гигиена. Люди долгое время думали, что эта среда могла бы помочь развить многие из этих очень заразных заболеваний человека ».
Дальнейшее отслеживание графика развития чумы может выявить, было ли заболевание связано с историческими миграциями людей. Например, недавнее демографическое исследование евразийцев бронзового века, проведенное многими из тех же авторов, выявило динамический период широкомасштабных миграций, который помог сформировать нынешнюю демографическую ситуацию в Европе и Азии.
«Может быть, приток людей может вызвать болезнь? Или люди бежали от болезней? - спрашивает Расмуссен. - Мы, конечно, пока не можем ничего доказать об этом, но мы можем выдвинуть теорию, что чума была вовлечена в эти миграции ».
И поскольку эволюция болезни продолжается, этот тип исследований представляет интерес помимо исторических событий, добавляет Лэтем.
«Мы продолжаем понимать, что небольшие генетические изменения могут оказать огромное влияние на здоровье человека и его болезни», - говорит он. «У нас здесь есть бактерия, которая смогла заразить людей намного раньше, чем мы думали, но ей не хватало пары ключевых факторов, которые могли бы ограничить ее распространение в небольших группах населения. Но потом он просто обнаруживает один ген и пару мутаций, и внезапно мы перешли от небольших локальных вспышек к глобальным пандемическим инфекциям ».
Для Лэтема это действительно важное сообщение на вынос: «Может быть, какая-то болезнь, например, Эбола, может приобрести новый ген или фрагмент ДНК и затем распространиться по воздуху, а не только через телесные жидкости. В этом примере у нас тогда будет гораздо большая проблема ».
