通过分析古代DNA,科学家确定了我们的祖先何时、何地以及如何感染传染病。
研究人员在一项新的古代DNA研究中发现,至少在6500年前,疾病便已开始从动物跳转到人类身上。
在对来自欧洲和亚洲的1313具史前人类遗骸的古代DNA进行分析后,研究人员绘制出了一张跨越37000年的人类传染病地图和时间线。在这段漫长的历史中,他们发现了目前已知最早的“人畜共通疾病”证据——即病原体从动物传播到人类的情况,其年代可追溯至6500年前。
研究人员于周三(7月9日)在《自然》杂志上发表了他们的研究成果,指出人畜共患病可能在那之前就已经发生。但随着人类越来越多地与动物接触,尤其是通过农业和畜牧活动,此类疾病的传播风险和范围可能随之增加。
迁移也可能起到了一定作用,因为个体可能会将这些跨物种疾病带到尚未暴露于它们的新人群中。
研究人员写道:“如今,人畜共患病占所有新出现传染病的60%以上。”
研究人员在距今约5000年的样本中发现了人畜共患病的高峰证据。他们认为这与当时牲畜驯化变得更加普遍的时间点相吻合。(已有证据表明动物驯化大约始于8000至10000年前,随后可能逐步扩展到不同地区。)
截至目前,关于已知人类病原体最初出现的时间、地点以及它们如何在全球分布的问题仍存在许多未解之谜。得益于新技术可以从古代DNA中捕获基因组证据的能力,这些问题正逐渐得到解答。
在总共分析的DNA样本中,研究人员检测到了214种已知的人类病原体,这些样本取自古代人类遗骸的骨骼和牙齿。其中最古老的已知病原体是引发白喉的Corynebacterium diphtheriae。这种微生物的DNA在一个属于中石器时代的样本中被发现,其历史可追溯至11400年前。
其中有12个案例涉及导致人畜共患病耶尔森菌病(yersiniosis)的Yersinia enterocolitica细菌,该病会引起发烧和腹泻等症状。最早显示该病原体存在的遗骸发现于丹麦,距今约6500年。
研究人员还发现了其他一些更为人熟知的病原体证据,其中包括42例疑似鼠疫杆菌(Yersinia pestis)感染的病例,该细菌是鼠疫的致病源,在约3%的样本中被发现。然而,他们并未检测到引起结核病的Mycobacterium tuberculosis。
研究团队推测,未能检测到M. tuberculosis的原因可能是它是一种血液中含量较低的感染源。由于所使用的数据集特性,他们更容易检测到那些在感染过程中会在血液中大量积累的病原体。
从人类遗骸中提取的样本包含人类DNA、病原体DNA以及其他来源的DNA混合物。在剔除人类DNA之后,研究人员识别出哪些DNA属于人类病原体,哪些来自分解过程中的细菌、土壤或人体微生物群等其他来源。
这项研究的一个局限性在于所使用的技术无法检测RNA——这是DNA的“近亲”,也是许多病原体的基础遗传物质。例如流感病毒就含有RNA,因此如果能分析RNA,或许可以揭示历史上不同流感大流行的证据。
“我们希望研究过去的一些流行病病原体是RNA病毒,但问题在于RNA分子不如DNA稳定。”该研究的主要作者马丁·西科拉(Martin Sikora)表示。他是哥本哈根大学研究人类与病原体进化的副教授。“到目前为止,我们还没有成功从考古遗骸中提取这类信息。”
研究人员称,这是迄今为止关于传染病历史的最大研究,并指出该研究可能对未来医学发展产生影响,包括疫苗的研发。
西科拉表示,在重建这些古老病原体的基因组时,有时他们能够获取足够的数据来还原特定病原体的完整基因组序列。他提出设想,未来可以根据这些信息开发新型疫苗,以预防目前尚未出现、但可能再次出现的病毒威胁。
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