Science解开古老的遗传谜题

　　

生物通报道  在中世纪的末期麻风的发病率为何会突然下降？为了解答这一问题，生物学家和考古学家们从经历几个世纪的人类古老坟墓中挖掘出了导致这一疾病的中世纪病原体菌株，对其基因组进行了重建，由此阐明了这一含糊不清的历史时期，并提出了了解流行病的一些新方法。他们的研究结果发表在6月13日的《科学》（Science）。

麻风在中世纪的欧洲是一种常见的疾病。麻风的阴霾至今仍牢牢扎根在我们的集体记忆之中：一个人用粗布裹身，在街上摇着铃向世人告知他的到来。这种景象并非是毫无依据的。据估计，当时在某些地区每30人中就有近乎1人感染这种疾病。

然而在16世纪之交，这一疾病突然从大多数的陆地上退去。这一事件非常的突然，且令人费解。难道是引起麻风的病原体进化到了一种危害较小的形式？为了寻找答案，生物学家和考古学家们联合组成了一个国际研究小组。他们通过挖掘中世纪坟墓中埋藏的人类遗骸，采集并繁殖麻风的致病菌，由此破译了来自5种麻风分枝杆菌菌株近乎完整的基因组。

重建这些细菌基因组并非易事，因为获得的材料来自于古老的人类骨骼，其中包含的细菌DNA不到0.1%。研究人员开发出了一种极其敏感的方法，将两种DNA分离，并以前所未有的精密水平重建了靶基因组。研究的共同作者、瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的科学家Pushpendra Singh说：“无需利用任何当代的菌株作为依据，我们重建出了这一基因组。”

研究结果是无可争辩的：这些中世纪菌株的基因组与当代菌株几乎完全一样，传播方式也没有改变。在16个古代及当代的麻风杆菌基因组中，只发生了大约800个突变。“如果麻风病例下降的原因不在于病原体，那么一定就在于宿主，也就是我们自身；因此这正是我们需要关注之处，”FEEL全球健康研究所所长、该研究的联合主管Stewart Cole说。

许多的迹象表明，人类对这种疾病产生了抵抗力。研究人员认为，16世纪欧洲麻风病的下降并非因为其病原体失去了致病力，而是因为其它的如鼠疫或结核病等传染性疾病开始出现或因为改善的社会条件限制了其传播。

研究人员还发现了一件有趣的事情：瑞典和英国的一种中世纪麻风分枝杆菌菌株，与当前在中东发现的菌株几乎完全相同。“我们还没有足够的数据来确定这一流行病传播的方向。病原体有可能在十字军东侵时被带到了巴勒斯坦。但这一过程也有可能是以相反的方向运作。”

除了历史意义，该研究在科学上也具有重要的意义，它提高了我们对于流行病以及麻风病原体作用机制的认识。作为该研究的组成部分，测序使得我们可以追踪许多其他的病原体。此外，麻风分枝杆菌遗传物质难以置信的耐受力，为进一步向前追溯历史，揭示这一每年仍影响全球超过20万人的疾病的起源提供了可能性。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Genome-Wide Comparison of Medieval and Modern Mycobacterium leprae

Leprosy was endemic in Europe until the Middle Ages. Using DNA array capture, we have obtained genome sequences of Mycobacterium leprae from skeletons of five medieval leprosy cases from the UK, Sweden, and Denmark. In one case, the DNA was so well preserved that full de novo assembly of the ancient bacterial genome could be achieved through shotgun sequencing alone. The ancient M. leprae sequences were compared with those of 11 modern strains, representing diverse genotypes and geographic origins. The comparisons revealed remarkable genomic conservation during the past 1000 years, a European origin for leprosy in the Americas, and the presence of an M. leprae genotype in medieval Europe now commonly associated with the Middle East. The exceptional preservation of M. leprae biomarkers, both DNA and mycolic acids, in ancient skeletons has major implications for palaeomicrobiology and human pathogen evolution.