从5000岁老人身上发现8个世纪前夺取上千万人性命的疾病的奥秘

最古老的鼠疫耶尔森氏菌（Yersinia pestis）菌株——导致黑死病的鼠疫背后的细菌，可能在13世纪杀死了多达一半的欧洲人口——在一名5000岁的狩猎采集者的遗体中被发现。一项基因分析显示，这种古老的毒株可能传染性较低，不像中世纪的毒株那么致命。

　　

“最令人惊讶的是，我们可以将鼠疫耶尔森菌的出现比之前发表的研究表明的还要早2000年，”资深作者、德国基尔大学aDNA实验室主任本·克劳斯-凯拉(Ben krause - kyra)说。“看来我们真的很接近这种细菌的起源了。”

这个携带瘟疫的狩猎采集者是一个20到30岁的男子，名叫“RV 2039”。19世纪末，有两个人的骨骼在现在拉脱维亚的Rinnukalns地区被挖掘出来，他就是其中之一。不久之后，它们的遗骸消失了，直到2011年，它们作为德国人类学家鲁道夫·维尔肖(Rudolph Virchow)的收藏品再次出现。在这次重新发现之后，又在该遗址发现了另外两处墓葬，总共有4个标本，很可能来自同一群狩猎-捕鱼-采集者。

Krause-Kyora和他的团队使用了所有四名狩猎采集者的牙齿和骨骼样本，对它们的基因组进行了测序，然后测试了它们的细菌和病毒病原体。他们惊讶地发现RV 2039中存在鼠疫杆菌的证据——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之后，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菌株。它可能是大约7000年前出现的一个世系的一部分，距离鼠疫杆菌从其前身假耶尔森氏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鼠疫杆菌的完整基因集，只有少数基因缺乏。但是即使是基因环境的一个小变化也会对毒性产生巨大的影响，”克劳斯-科拉说。

特别是，这种古老的菌株缺少一个关键的东西:最初让跳蚤充当传播鼠疫媒介的基因。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相关的病人长出臭名昭著的充满脓包的淋巴结。以跳蚤为基础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一种更致命的疾病的进化。

从RV 2039开始，鼠疫杆菌可能花了一千多年的时间才获得跳蚤传播所需的所有突变。目前还不清楚RV 2039在多大程度上受到了鼠疫的影响。

在他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——尽管研究人员认为这种疾病的过程可能相当缓慢。他们观察到，在他死亡时，他的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，他埋在附近的人没有被感染，RV 2039被小心地埋在他的坟墓里，作者说这也降低了高传染性呼吸道鼠疫的可能性。

相反，这种有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可以解释发现这些远古患病人类的不同社会环境。我们在草原牧民、以狩猎采集为生的渔民和农民社区等社会中都能看到鼠疫——这些社会环境完全不同，但鼠疫病例总是自发发生的，”kraus - kyora说。

这些结论——鼠疫杆菌的早期形式可能是一种传播缓慢的疾病，传染性不强——挑战了许多关于欧洲和亚洲人类文明发展的理论。例如，一些历史学家认为，像鼠疫杆菌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，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，也与鼠疫菌导致新石器时代末期西欧人口大量减少的假设相矛盾。

作者说，研究鼠疫杆菌的历史也可能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是在一起进化。我们知道鼠疫极有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，”克劳斯-约拉说。“但即使在此之前，我们也看到了新石器时代末期我们的免疫基因的重大变化，可能我们也看到了当时病原体格局的重大变化。”

Journal Reference:

1. Julian Susat, Harald Lübke, Alexander Immel, Ute Brinker, Aija Macāne, John Meadows, Britta Steer, Andreas Tholey, Ilga Zagorska, Guntis Gerhards, Ulrich Schmölcke, Mārcis Kalniņš, Andre Franke, Elīna Pētersone-Gordina, Barbara Teßman, Mari Tõrv, Stefan Schreiber, Christian Andree, Valdis Bērziņš, Almut Nebel, Ben Krause-Kyora. A 5,000-year-old hunter-gatherer already plagued by Yersinia pestis. Cell Reports, 2021; 35 (13): 109278 DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109278