世界上最黑暗的时期之一是中世纪欧洲的鼠疫大流行，即黑死病，仅五年内就夺走了至少2500万人的生命。然而，这种疾病并未止步于此。鼠疫适应了环境，让宿主存活更长时间，以便传播得更远，并在接下来的几个世纪中继续感染人类。研究人员表示，他们现已揭开了其中的秘密。
这种疾病由鼠疫杆菌（Yersinia pestis）引起，它已经在人类群体中传播了至少5000年。自公元1世纪以来，这种病原体已经引发了三次主要的瘟疫大流行。尽管其最致命的岁月似乎已经过去，但鼠疫并未消失。根据克利夫兰诊所的数据，在亚洲、南美洲和美国每年仍会出现少数病例，而在非洲部分地区则更为常见。这些病例可以通过抗生素治疗。
在这项新研究中，科学家们从距第一次和第二次瘟疫大流行约100年后的人类遗骸中收集了古代鼠疫杆菌样本，取样地点包括丹麦、欧洲和俄罗斯。在重建这些瘟疫菌株的基因组后，他们将其与追溯至瘟疫大流行初期的古老菌株进行了比较。
研究人员还分析了来自亚洲、非洲、北美和南美的2700多个现代鼠疫样本基因组。其中一位研究合著者詹妮弗·克伦克（Jennifer Klunk）是密歇根州生物技术公司Daciel Arbor Biosciences的产品科学家，该公司为实验提供了合成分子，但研究未涉及任何经济利益。
研究人员发现，他们在第一和第二次瘟疫大流行开始后100年重建的基因组中，pla基因的拷贝数量较少。几十年来，pla基因一直被认为是鼠疫致命性的关键因素之一。该研究的共同首席作者拉夫尼特·西杜（Ravneet Sidhu）是加拿大安大略省麦克马斯特大学古代DNA中心的博士生。
pla基因编码一种酶，这种酶与宿主蛋白相互作用，“其功能之一是分解血凝块，”西杜告诉CNN。这种能力帮助鼠疫杆菌扩散到宿主的淋巴结，在那里复制后再攻击身体其他部位。
“并非这个基因的所有功能都已完全了解，”西杜补充道。然而，其他研究人员的先前研究表明，pla基因与腺鼠疫和肺鼠疫（一种影响肺部的空气传播型疾病）的严重程度有关。
虽然重建的菌株显示出较少的pla基因拷贝，但科学家尚不确定这是否会直接影响疾病的致命性。因此，他们对减少pla基因拷贝的腺鼠疫菌株进行了小鼠实验，结果发现感染这种类型鼠疫的小鼠存活率比感染正常pla基因含量的鼠疫杆菌的小鼠高出10%至20%。此外，重建的腺鼠疫菌株杀死宿主所需的时间也比后者长了大约两天。
密苏里大学兽医学院兽医病理生物学教授德博拉·安德森（Deborah Anderson）表示：“这篇论文提出了一个有力的论点，即pla基因（由pla基因编码的酶）的部分缺失，而非完全丧失，是鼠疫病原体进化的一部分，可能有助于解释第二次瘟疫大流行（通常称为黑死病）的衰退。” 安德森并未参与这项新研究，她研究鼠疫的毒力，认为这些发现可能揭示现代病例中的传播模式。她在给CNN的一封电子邮件中表示：“我们的实验室研究跳蚤-啮齿动物循环，我们有合作者在野外经历年度或偶发性鼠疫爆发的地区进行实地研究。”
“近300种啮齿动物可以传播鼠疫杆菌，如今，像土拨鼠或地松鼠这样的穴居啮齿动物被认为是关键的动物宿主，它们会经历疾病的爆发，”她补充道。“在阅读这篇论文后，我们将更加关注pla基因，看看它在未来是否仍然在推动野生动物种群中的爆发性鼠疫方面发挥作用。”
“流行病疲劳”
数学模型表明，这种变化可能在数百年前的人类群体中发生过，导致在腺鼠疫爆发约100年后出现所谓的“流行病疲劳”。
在大流行的早期阶段，感染迅速蔓延，老鼠和人类很快死亡。随着时间推移，密集的老鼠种群减少，选择压力促使一种致命性较低的鼠疫杆菌菌株出现，这种菌株的pla基因拷贝数量较少。感染这种新菌株的老鼠会有更多时间携带疾病，可能会感染更多的老鼠——以及更多的人类。
安德森说：“他们提出了一种可以在实验室中轻松验证的模型，可能有助于解释当今鼠疫在野外的传播情况。”
这些较弱的菌株最终逐渐消失并灭绝。在现代样本中，研究人员仅发现了三例pla基因减少的菌株，均来自越南：一例来自人类，两例来自黑鼠（Rattus rattus）。
“我们能够完成这项非常酷的跨学科研究，将现代数据与古代数据结合起来，将鼠疫漫长进化史中发生的事件联系起来，”西杜说道。“未来的研究人员如何继续尝试弥合现代第三次大流行与前两次古代大流行之间的差距，寻找其他相似之处，将会很有趣。因为对于古代病原体，我们很少能像对鼠疫杆菌那样拥有如此多的数据。”
瘟疫大流行的不寻常特征之一是其持久性，了解鼠疫杆菌如何改变感染模式并在长时间内存活，可能为现代大流行（如新冠疫情）的适应模式提供启示。
“即使我们不像2020年或2021年那样经历疫情高峰，病原体仍在幕后——不断进化并持续存在。”
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