Древняя ДНК переписывает историю чумы

В 2011 году группа генетиков смогла извлечь ДНК, возраст которой исчислялся столетиями, из зубов тел, похороненных на средневековом кладбище Ист-Смитфилд в Лондоне. Помимо человеческой ДНК, удалось выделить генетический материал из Yersinia pestis, вида бактерий, вызывающих чуму. Это позволило им подтвердить то, что историки давно подозревали, но так и не смогли доказать: что Черная смерть, унесшая половину населения Европы в период с 1346 по 1353 год, действительно была вспышкой чумы.

Для области, более привыкшей к керамике, древним руинам и нечетким письменным записям, подобная «древняя ДНК» стала революционной. Она позволила ученым реконструировать историю чумы с беспрецедентной детализацией. Геномика также подтвердила, что чума Юстиниана, поразившая Византийскую империю между 541 и 549 годами, также была вызвана Y. pestis — хотя, ответственный за это штамм не был предком того, который опустошил Европу 800 лет спустя.

Чума Юстиниана — первая крупная вспышка, упомянутая в исторических источниках. Но анализ ДНК доказал, что болезнь существовала и в доисторические времена. В статье, опубликованной в журнале Nature, Эске Виллерслев, генетик из Копенгагенского университета и Кембриджского университета, и его коллеги описывают самые ранние на сегодняшний день свидетельства чумы: две смертельные вспышки болезни около 5500 лет назад среди охотников-собирателей, живших вблизи озера Байкал. Примечательно, что это произошло задолго до появления густонаселенных, убогих городов — таких как средневековый Лондон или древний Константинополь, — которые, как считалось, были необходимы для крупных вспышек болезни.

Как и в случае с останками из Ист-Смитфилда, доктора Виллерслева и его коллег интересовали зубы охотников-собирателей. Будучи прочными и износостойкими, зубы помогают защитить ДНК от разрушительного воздействия времени. А поскольку пульпа внутри них связана с кровеносной системой, ДНК патогенов из крови человека также может сохраняться. Зубы — это «биоархив жизни человека», — говорит Кристина Уорриннер, антрополог из Гарвардского университета.

Сотни древних геномов Y. pestis уже секвенированы. Происхождение Черной смерти связывают с озером Иссык-Куль на территории современного Кыргызстана, недалеко от торговых путей, соединявших Центральную Азию с Европой. Источник Юстиниановой чумы до сих пор является предметом споров. Но генетические данные свидетельствуют о том, что она также возникла в Центральной Азии, возможно, во втором веке. Исследователи теперь знают, что Y. pestis циркулировала среди людей еще в позднем неолите. Они обнаружили штаммы, которые сейчас вымерли. Другие адаптировались и выжили, мутировав в штаммы, которые убили миллионы людей тысячи лет спустя.

Когда доктор Виллерслев и его коллеги секвенировали ДНК из озера Байкал, они обнаружили свидетельства двух отдельных вспышек, произошедших примерно 5050 и 5520 лет назад. Почти 40% людей, похороненных на четырех разных кладбищах в позднем неолите, были инфицированы, что выше, чем в некоторых лондонских чумных ямах. И, по-видимому, эти инфекции были смертельными.

Это важно, поскольку вопрос о том, были ли ранние вспышки чумы столь же смертоносными, как и более поздние, является предметом многочисленных научных дискуссий. Радиоуглеродный анализ показывает, что скелеты были захоронены примерно в одно и то же время. Существует несколько случаев, когда братья и сестры, или родители и дети, были похоронены вместе, что указывает на распространение болезни среди близких родственников, возможно, во время заботы друг о друге.

По словам доктора Виллерслева, особенно поразительной особенностью является количество детей и подростков. Генетический анализ показал, что байкальский штамм Y. pestis несёт гены токсина, который сегодня обнаруживается в Y. pseudotuberculosis, близкородственном возбудителе, вызывающем заболевание, называемое иерсиниозом. Этот токсин является «суперантигеном», который может спровоцировать сильную, а иногда и смертельную, чрезмерную реакцию иммунной системы. Такие осложнения чаще встречаются у детей, чем у взрослых, инфицированных Y. pseudotuberculosis. Если бы то же самое было верно для Y. pestis 5500 лет назад, это могло бы объяснить высокую смертность среди молодёжи.

Полученные результаты также опровергают идею о том, что высокая плотность населения и близость к домашнему скоту создавали условия для крупных вспышек заболевания. Y. pestis в основном встречается у грызунов, таких как сурки, мыши и крысы, и часто распространяется через укусы блох. Считается, что большие популяции крыс в средневековых городах и обитавшие в них блохи сыграли решающую роль в распространении Черной смерти.

Но жертвами в Байкале были не оседлые горожане. Это были охотники-собиратели, жившие в небольших, кочевых общинах. Интересно, что многие доисторические штаммы Y. pestis, в том числе те, которые были обнаружены в исследованиях доктора Виллерслева, не имеют мутации, которая помогает клопу выживать внутри блох. Помимо укусов блох, чума может распространяться через контакт с биологическими жидкостями или в виде капель в воздухе. Результаты доктора Виллерслева предполагают, что этих альтернативных способов передачи могло быть достаточно, чтобы вызвать катастрофические вспышки сами по себе.

Точные обстоятельства начала вспышки остаются неясными. Но, по всей видимости, это происходило несколько раз. Аналогичные штаммы чумы были обнаружены у людей, живших всего несколько столетий спустя, но найденных за тысячи километров от них, в Латвии и Швеции. Это может свидетельствовать о наличии большого резервуара Y. pestis среди грызунов, распространившегося по всему Евразийскому континенту. Другой вариант, предполагает доктор Виллерслев, — передача через какое-то другое, пока неизвестное насекомое, возможно, переносимое на шкурах животных и распространяющееся через торговлю.

Чума никуда не исчезла, но сегодня она представляет собой уже не ту угрозу, что была раньше. В период с 2010 по 2015 год, за последние годы, по которым имеются данные, во всем мире ежегодно регистрировалось около 540 случаев заболевания. Лечение антибиотиками может снизить смертность примерно до 20%. Но отслеживание происхождения таких микроорганизмов, как Y. pestis, представляет интерес не только для академических историков. Отслеживая, как патогены возникают, процветают и исчезают на протяжении тысяч лет, исследователи создают базу данных о том, какие генетические мутации были, а какие не были успешными для распространения болезни. Доктор Виллерслев надеется, что это предоставит данные для будущей разработки вакцин и мониторинга заболеваний. В мире, все еще страдающем от последствий пандемии COVID-19, целесообразность таких исследований должна быть очевидной.

Источник